Теплоаккумулятор для котла отопления своими руками

Как сделать теплоаккумулятор своими руками, какие материалы использовать для теплообменника, как рассчитать его параметры. Примеры самодельных ТА с фото.

Где применяется аккумулятор тепла и как он устроен

Накопитель тепловой энергии — это не что иное, как утепленный железный бак с патрубками для подключения магистралей водяного отопления. Буферная емкость выполняет 2 функции: накапливает избытки теплоты и обогревает дом в периоды, когда котел бездействует. Теплоаккумулятор замещает отопительный агрегат в 2 случаях:

  1. При обогреве жилища печью с водяным контуром либо котлом, сжигающим твердое топливо. Накопительная емкость работает для отопления ночью, после прогорания дров или угля. Благодаря этому домовладелец спокойно отдыхает, а не бегает в котельную. Это комфортно.
  2. Когда источником тепла служит электрокотел, а учет потребления электричества ведется многотарифным счетчиком. Энергия по ночному тарифу обходится вдвое дешевле, поэтому днем работу системы отопления полностью обеспечивает тепловой аккумулятор. Это экономично.

Теплоаккумуляторы для систем водяного отопленияСлева на фото – буферный резервуар 400 литров фирмы Drazice, справа – электрокотел Kospel в комплекте с накопителем горячей воды

Важный момент. Бак — аккумулятор горячей воды повышает эффективность твердотопливного котла. Ведь максимальный КПД теплогенератора достигается при интенсивном горении, которое невозможно постоянно поддерживать без буферной емкости, поглощающей излишки теплоты. Чем эффективнее сжигаются дрова, тем меньше их расход. Это касается и газового котла, чей КПД снижается в режимах слабого горения.

Аккумуляторный бак, заполненный теплоносителем, действует по простому принципу. Пока обогревом помещений занимается теплогенератор, вода в емкости нагревается до максимальной температуры 80—90 °С (теплоаккумулятор заряжается). После отключения котла к радиаторам начинает подаваться горячий теплоноситель из накопительного бака, обеспечивающего отопление дома в течение определенного времени (тепловая батарея разряжается). Длительность работы зависит от объема резервуара и температуры воздуха на улице.

Схема сборки теплоаккумулятора на заводеКак устроен аккумулятор тепла заводского изготовления

Простейшая аккумулирующая емкость для воды заводского изготовления, показанная на схеме, состоит из таких элементов:

  • основной резервуар цилиндрической формы, сделанный из углеродистой либо нержавеющей стали;
  • теплоизоляционный слой толщиной 50—100 мм в зависимости от применяемого утеплителя;
  • внешняя обшивка – тонкий окрашенный металл или полимерный чехол;
  • присоединительные штуцера, врезанные в основную емкость;
  • погружные гильзы для установки термометра и манометра.

Примечание. Более дорогие модели аккумуляторов тепла для систем отопления дополнительно снабжаются змеевиками для ГВС и подогрева от солнечных коллекторов. Другая полезная опция – встроенный в верхнюю зону бака блок электрических ТЭНов.

Какого объема должен быть тепловой накопитель

Принцип работы теплоаккумулятора связан с накоплением тепловой энергии во время работы котла и ее отдачи после отключения отопительного оборудования. Фактически, буферная емкость работает по принципу обыкновенной электроаккумулятора.

От объема резервуара зависит то, сколько времени будет поддерживаться обогрев здания в автономном режиме. Прежде чем приступить к изготовлению системы отопления с самодельным тепловым аккумулятором, потребуется рассчитать объем бака.

Существует два метода вычислений:

  1. упрощенный, выполняемый с помощью специальных онлайн калькуляторов;
  2. выполняемый с помощью математических расчетов, по формуле.

Предположительный расчет емкости теплового аккумулятора для дома с 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 таблицы, эффективное водяное отопление с самодельной емкостью для дома, способное проработать в автономном режиме около 10 часов, 2,19 м³. Можно уменьшить объем до 1,4 м³ при этом тепловой аккумулятор будет способен отдавать тепло 5 часов. После проведения расчетов можно приступать к изготовлению бака аккумулятора своими руками.

Как самому сделать теплоакуумулятор для отопления

В нынешние времена удорожания всех видов энергоносителей многих домовладельцев стал серьезно волновать вопрос их экономичного использования. Один из вариантов – это включение в схему отопления большой емкости с водой – теплового аккумулятора.
Но емкости заводского изготовления отличаются немалой стоимостью. В то же время некоторые домашние мастера – умельцы разобрались, как можно сделать теплоаккумулятор своими руками, что выйдет гораздо дешевле. Об этом опыте и будет рассказано в данной статье.

4 Популярные модели

В зависимости от котлового оборудования и количества потребителей тепловой энергии выбирают подходящую модель буферной емкости. Аккумулятор можно приобрести с перспективой будущих подключений дополнительных приборов, а подключенные патрубки временно заглушить. В десятку популярных устройств входят следующие модели:

  1. 1.
    Nibe BU 500.8 применяется в системах отопления с разными источниками тепла. Отличается пенополистирольной изоляцией толщиной 14 см. Емкость бака составляет 500 л, предельное давление — 6 бар, а максимально допустимая температура — 95° C.
  2. 2. ETS 200 представляет собой ряд блоков из композитного материала, размещенных внутри стального корпуса. Их нагрев осуществляется электрическими ТЭНами мощностью 2 кВт. Внутри установлен вентилятор для ускорения процесса нагрева.
  3. 3. HAJDU AQ PT 500 — буферный накопитель, предназначенный для работы в закрытой системе отопления. Подключается в схему отопления с разными типами нагревателей. Бак рассчитан на максимальное давление 3 бар. К недостаткам можно отнести отсутствие внутреннего антикоррозийного покрытия и теплоизоляции. Их устанавливают отдельно.

Немного о назначении и конструкции

Прежде чем давать рекомендации по изготовлению этого важного узла, вкратце определимся, для чего он нужен и рассмотрим его заводскую конструкцию. Итак, аккумулирующие емкости с водой применяются в случаях периодического отопления дома, а точнее:

  • при работе электрического котла с многотарифным счетчиком, когда нагреватели могут экономно функционировать лишь в ночное время. Агрегат, работая на полную мощность, обогревает дом и накапливает тепловую энергию в баке с водой;
  • накопление теплоты необходимо и для котлов на твердом топливе, которые наоборот, останавливаются в ночное или другое время, если некому заложить в топку новую порцию дров или угля;

Буферная емкость для отопления своими руками

Агрегаты заводского изготовления представляют собой бак круглой формы, заполненный водой. В нее погружены несколько змеевиков, в них циркулирует теплоноситель котлового и других контуров отопления. Конструкция достаточно сложна в производстве и оттого недешева, в этом можно убедиться, посмотрев чертежи теплоаккумулятора.

Если попытаться взять за основу подобное устройство, чтобы самостоятельно изготовить теплоаккумулятор, то в конечном счёте он обойдется ненамного дешевле заводского. Медные или нержавеющие трубки и работа по навивке из них змеевиков, герметизация вводов и утепление отнимут у вас массу времени и денежных средств. Для домовладельцев, желающих произвести сборку и установку самодельного накопителя тепла, есть более простое решение, описанное ниже.

Изготовление накопителей тепла в заводских условиях

Если вы всерьез озаботились установкой теплоаккумулятора и решили его сделать своими силами, то для начала стоит ознакомиться с заводской технологией сборки.

Резка стальных деталей бака на плазменной установкеРезка на плазменном аппарате заготовок для крышки и дна

Повторить технологический процесс в условиях домашней мастерской нереально, но некоторые приемы вам пригодятся. На предприятии бак–аккумулятор горячей воды делается в виде цилиндра с полусферическим дном и крышкой в таком порядке:

  1. Листовой металл толщиной 3 мм подается на аппарат плазменной резки, где из него получают заготовки торцевых крышек, корпуса, люка и подставки.
  2. На токарном станке изготавливаются основные штуцера диаметром 40 или 50 мм (резьба 1.5 и 2”) и погружные гильзы для приборов контроля. Там же вытачивается большой фланец для ревизионного люка размером около 20 см. К последнему приваривается патрубок для врезки в корпус.
  3. Заготовка корпуса (так называемая обечайка) в виде листа с отверстиями под штуцеры направляется на вальцы, изгибающие ее под определенным радиусом. Чтобы получить цилиндрическую емкость для воды, остается лишь сварить торцы заготовки встык.
  4. Из металлических плоских кругов гидравлический пресс штампует полусферические крышки.
  5. Следующая операция – сварочные работы. Порядок такой: сначала на прихватках варится корпус, потом к нему прихватываются крышки, затем идет сплошная проварка всех швов. В конце присоединяются штуцеры и ревизионный люк.
  6. Готовый накопительный бак сваривается с подставкой, после чего проходит 2 проверки на проницаемость – воздушную и гидравлическую. Последняя производится давлением 8 Бар, испытание длится 24 часа.
  7. Испытанный резервуар окрашивается и утепляется базальтовым волокном толщиной не менее 50 мм. Сверху емкость обшивается тонколистовой сталью с полимерным цветным покрытием либо закрывается плотным чехлом.

Формовка корпуса бака-аккумулятора на вальцахКорпус накопителя выгибается из листа железа на вальцах

Справка. Для утепления бака производители используют разные материалы. К примеру, теплоаккумуляторы «Прометей» российского производства изолированы пенополиуретаном.

Готовая накопительная емкость горячей водыВместо облицовки производители зачастую применяют специальный чехол (можно выбрать цвет)

Большинство заводских аккумуляторов тепла рассчитаны на максимальное давление 6 Бар при температуре теплоносителя в системе отопления 90 °С. Это значение вдвое превышает порог срабатывания предохранительного клапана, устанавливаемого на группу безопасности твердотопливных и газовых котлов (предел — 3 Бар). Детально производственный процесс показан на видео:

Расход тепловой энергии

Точно рассчитать расход тепла в теплоаккумуляторах невозможно. Проблема заключается в том, что тепловая энергия из подобных устройств расходуется неравномерно под воздействием ряда факторов, и учесть их с достаточной степенью точности не получается.

На расход тепла влияют следующие факторы:

  • Габариты теплоаккумулирующего бака;
  • Качество утепления дома и уровень теплопотерь;
  • Климатические условия за пределами здания;
  • Установленный режим отопления.

теплоаккумулятор для твердотопливного котла своими руками

В зависимости от этих факторов расход энергии может варьироваться, причем в достаточно широких пределах – твердотопливный котел в пассивном режиме может проработать от нескольких часов до нескольких дней. Чтобы заранее иметь представление о том, насколько эффективной будет определенная модель теплоаккумулятора, стоит проконсультироваться со специалистами.

Что такое теплоаккумулятор?

О том, как смонтировать теплоаккумулятор, мы и расскажем в следующих строках. Однако поначалу давайте разберёмся, что представляет собой описываемый агрегат, предназначенный для твердотопливного котла. Всё просто: это ёмкость, сберегающая тепловую энергию котла за счёт сбора определённого количества теплоносителя. Установка такого элемента системы решает сразу несколько задач:

  • повышает эффективность отопления — при полной остановке котельного оборудования эта ёмкость пополняет контур обогрева новыми дозами горячей воды,
  • помогает сэкономить твёрдое топливо — за счёт наличия в системе теплоаккумулятора котёл можно не топить ночью,
  • продлевает жизнь всей системы,
  • предотвращает перегрев отопительного контура, принимая излишки тепла на себя,
  • допускает возможность объединения внутри себя альтернативных источников энергии, таких, как тэны от солнечных батарей.

По сути, устройство описываемой ёмкости несложное, при желании легко изготовить теплоаккумулятор исключительно своими руками. Его конструкция, собственно, включает такие элементы:

  • сама ёмкость,
  • утеплитель всего корпуса,
  • входной патрубок-ввод,
  • выходной патрубок-вывод,
  • внутренние змеевики.

Последний элемент — змеевик — имеется, в основном, у покупных тепловых аккумуляторов, изготавливаемых на производстве. То есть, у такого оборудования теплоноситель курсирует по многочисленным трубчатым змеевикам внутри сухой ёмкости. А теплоаккумулятор, который легко сделать своими руками — это просто пустотелый бак без змеевиков. Именно внутри этой ёмкости и хранится собранный теплоноситель. Из данных строк ясно, что существует два вида описываемых агрегатов:

  • ёмкость со змеевиками внутри, предназначенными для сбережения теплового агента,
  • простейший теплоаккумулятор в виде бочки для сбережения теплоносителя.

Теперь должен быть понятен принцип работы аккумулирующего агрегата для твердотопливного котла. При работе оборудования на жёстком горючем теплоаккумулятор пополняется горячей водой. При отключении котла, эта вода подпитывает систему отопления. 

Также легко выявить преимущества и недостатки двух указанных нами видов сберегающих устройств. Если тепловой аккумулятор выполнен со змеевиками, то

  • увеличивается период сохранности тепла,
  • увеличивается общая эффективность системы,
  • однако, такой агрегат невозможно сделать в домашних условиях.

Если же тепловой аккумулятор выполнен без змеевиков, по принципу хранения теплоносителя в бочке, то

  • он очень легко изготавливается своими руками, достаточно иметь минимум средств и подходящую ёмкость,
  • но у него небольшой КПД.

Далее рассмотрим, как сделать такой теплоаккумулятор для твердотопливного котла из простого металлического цилиндра.

Место установки ТА

Об установке теплоаккумулятора стоит задуматься еще на этапе проектирования системы отопления.

Важно! Так как котельному агрегату придется нагревать не только теплоноситель и воду для системы ГВС, но и воду в резервуаре солидного объема, нагрузка на котел существенно возрастает. Это означает, что следует приобрести твердотопливный котел, мощность которого примерно в 1,5 раза превышает расчетную.

Твердотопливные котлы рассчитаны на установку в специально отведенном помещении. Проектируя котельную, следует предусмотреть место, где будет установлен накопитель тепла. К нему должен быть обеспечен свободный доступ, чтобы осуществить подключение емкости к трубопроводу.

Если нет возможности разместить в непосредственной близости от котла резервуар требуемого объема, можно последовательно подключить два и более теплоаккумулятора небольшого размера.

та в котельнойДля твердотопливного котла необходимо предусмотреть специально отведённое место – котельную

Виды теплоаккумуляторов

Отдельно стоит упомянуть о том, какие теплоаккумуляторы бывают.

В зависимости от конструкции можно выделить:

  • Теплоаккумулятор с 1 змеевиком или 1 ТЭНом
  • Теплоаккумулятор с 2 и более змеевиками или 2 или более ТЭНами
  • Теплоаккумулятор, в «состав» которого входят одновременно и змеевик, и ТЭН. Как вы уже догадались, это наиболее рациональная конструкция.

В зависимости от месторасположения:

  • Термосифоны – работают совместно с солнечными коллекторами. Конструкция таких теплоаккумуляторов чуть отлична от обычных: она состоит из 2 баков (внешнего и внутреннего). Между ними расположен теплоизолятор, изготовленный из пенолполиуретана толщиной около 50-60 мм.
  • Буферные емкости – как раз главные «герои» нашей статьи. Их процесс изготовления мы и рассмотрим далее.

Изготовление прямоугольной емкости

Буферную емкость для твердотопливного котла отопления изготовляют так:

  1. Рисуют схему конструкции и определяют размеры каждой стенки. Нужно учитывать толщину сварочных швов. Она может составлять 1-3 мм (зависит от выбранных электродов и сварочного аппарата).
  2. Разрезают листовой металл на куски.
  3. Берут своими руками две стороны и прикладывают друг к другу так, чтобы они образовали прямой угол. Фиксируют предметами, которые имеют большой вес.
  4. Выполняют в нескольких местах точечную сварку и проверяют правильность размещения металлических листов.
  5. Делают внешний и внутренний сварочный шов.
  6. По такой схеме приваривают все стенки и дно.
  7. Вверху приваривают уголок, делают верх и сверлят дырки. Работают по такой же схеме, которая осуществляясь в случае с цилиндрической емкостью.
  8. К каждой стороне приваривают по несколько ребер жесткости.
  9. Изготавливают ножки и приваривают их.

Схема применения теплоаккумулятора для отопительной системы

Чертежи для изготовления теплоаккумулятора

чертёж простой цилиндрической буферной ёмкости для систем отопления
чертёж теплоаккумулирующей ёмкости с встроенным теплообменником для ГВС
чертеж теплоаккумулятора со спиральным теплообменником и ТЭНами

Теплоаккумулятор можно сделать своими руками. Достаточно рассчитать объем бака, подобрать подходящий материал и изоляцию.

Инструменты и материалы

Прежде чем приступить к работе, убедитесь, что в вашем арсенале инструментов и оборудования присутствуют следующее:

Улучшаем конструкцию теплоаккумулятора

Выше мы описали классическое устройство аккумулятора тепла, однако, есть варианты, как сделать работу этого оборудования еще более эффективной. Существует несколько вариантов:

  1. В нижней части устройства можно установить еще один теплообменник. который будет работать совместно с солнечными коллекторами. Актуально для тех, кто использует нетрадиционные источники энергии.
  2. Если ваша отопительная система имеет несколько контуров, то актуально будет разделить внутреннее пространство емкости на несколько секций. Тогда разделение по температуре будет более выраженным.
  3. Если ваш бюджет позволяет, то вместо минеральной ваты можно использовать пенополиуретан. Он дороже, но гораздо более эффективно будет сохранять тепло воды.
  4. Можно увеличить количество патрубков теплоаккумулятор а: так вы сможете подключить его к более сложной системе с несколькими контурами.
  5. Дополнительный теплообменник также можно установить вместе с нынешним теплоаккумулятором. Воду, нагретую в нем, можно использовать для различных бытовых нужд, что очень удобно, согласитесь.

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.

Изготовление теплоаккумулятора своими руками: видео

Чтобы вы получили максимально наглядную информацию о том, как все же сделать это устройство самостоятельно, советуем посмотреть следующее видео:

Тонкости сборки теплоаккумулятора

Чтобы упростить себе задачу по сборке теплоаккумулятора своими руками и удешевить этот процесс, стоит воспользоваться следующими рекомендациями:

  • Вместо заводского змеевика вполне можно использовать гибкую металлическую гофротрубу;
  • Металлическую емкость при желании можно заменить на огнеупорную пластиковую – но для сохранения формы такую конструкцию придется устанавливать в решетчатом каркасе;
  • Теплоаккумуляторы небольших размеров неплохо вписываются в систему теплых полов;
  • При необходимости обогрева большого помещения лучше будет воспользоваться заводским теплоаккумулятором, параметры которого были рассчитаны и протестированы специалистами на профессиональном оборудовании.

теплоаккумулятор для котлов отопления своими руками

Выбирая тепловой аккумулятор для отопительной системы, нужно обязательно проверить, есть ли в нем достаточное количество патрубков, чтобы его можно было подключить. Это очень важный фактор – отсутствие выходов не позволит совместить бак с горячим водоснабжением или теплым полом, не говоря уже об альтернативном отопительном оборудовании, вроде солнечных коллекторов.

Правила безопасной эксплуатации

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

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.

Устройство и принцип работы буферной емкости для отопления

Необходимость усовершенствования системы отопления собственного дома вынуждает владельцев вести постоянный поиск полезных идей, дополнительных устройств, позволяющих экономить топливо, равномерно распределять тепло внутри дома, увеличивать теплоотдачу радиаторов.

Проблема равномерного распределения тепла особенно остро стоит в домах с твердотопливными котлами. В них нельзя мгновенно остановить процесс сгорания топлива и подачу тепла в трубопровод системы. Если перекрыть кран на подаче, горячая вода, скапливаясь на входе, может достичь точки кипения и повредить часть трубопровода. Можно распределить количество растопок по времени. Подобные решения трудозатратны и малоэффективны. В данном случае целесообразно применение теплоаккумулятора, который обеспечит равномерное распределение тепла по дому, исключит температурные перепады.

В домах, где встроен теплоаккумулятор, значительно сокращаются теплопотери.

Факт! Твердотопливные котлы в обычном рабочем режиме вырабатывают тепло до 90 °C, в отличие от газовых или дизельных с максимумом в 65 °C.

Устройство теплоаккумулятора

Буферная емкость для отопления своими рукамиГидроаккумулятор — это емкость, аккумулирующая тепло, производимое твердотопливным котлом, сохраняющая его продолжительное время. Устройство работает по принципу термоса.

Аккумулирующий бак состоит из таких комплектующих:

  • Емкость из стали или нержавейки, большого размера (прямоугольная или круглая);
  • Четыре патрубка внутри емкости, разнесенные по высоте. Один является выходом из обогревателя в бак, а другой – входом системы отопления, то же в нижней части;
  • Вверху в гидроаккумулятор встроен предохранительный клапан;
  • Снаружи емкость утепляется толстым слоем изоляционного материала.

Буферная емкость аккумулирует нагретый теплоноситель внутри, поддерживает тепло в доме до двух дней после отключения системы отопления.

Устанавливая гидроаккумулятор, необходимо устроить контур обвязки между ним и котлом, включающий:

  • Циркуляционный насос;
  • Термосместительный клапан;
  • Расширительный бак.

Аккумулирующий бак обязательно должен быть теплоизолирован, иначе выделяемое тепло будет нагревать помещение, где находится гидроаккумулятор.

Накопительный бак работает таким образом:

  • Из твердотопливного котла нагретая вода поступает к верхнему патрубку;
  • Циркуляционный насос, работая, выгоняет холодную воду из нижней части теплоаккумулятора в твердотопливный котел до того момента, пока весь бак не будет наполнен горячей водой;
  • Следующим этапом будет подача горячей воды из бака аккумулятора в систему отопления. С помощью циркуляционного насоса из системы отопления остывшая вода перегоняется в бак, а из бака в систему.

Самодельный теплоаккумулятор

Буферная емкость для отопления своими рукамиВладея минимальными знаниями физики и механики можно собрать гидроаккумулятор своими руками:

  • Наружная готовая емкость необходимого объема;
  • Внутренний трубопровод, меньше по высоте основной емкости на 5 – 7 см;
  • Сваривается внутренняя емкость с отверстиями для патрубков.

Важно! Аккумулирующую емкость монтируют своими руками уже в помещении, для большой площади дома потребуется аккумулятор большого объема. В стандартные двери внести его невозможно.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...