Современная система отопления должна не только поддерживать комфортный уровень температуры во время работы котла, но и после этого. Снижение температуры теплоносителя в трубах происходит относительно быстро, поэтому необходимо установить дополнительные устройства. Лучше всего себя в этом плане зарекомендовала система отопления с теплоаккумулятором своими руками: схема, расчет, подключение которой можно сделать практически для любого автономного комплекса.
Принцип работы теплоаккумулятора
Теплоаккумулятор
Теплоаккумулятор представляет собой большую емкость, заполненную водой. Она нагревается от системы отопления прямым или косвенным образом. В результате этого температура воды повышается до максимального значения. Когда перестает работать котел происходит обратный процесс энергия от нагретой воды передается теплоносителю.
Для выполнения этой задачи подключение к системе отопления теплоаккумулятора должно выполняться на максимально близком расстоянии от выходного патрубка котла. Кроме этого предъявляются следующие требования к конструкции:
- Правильно рассчитать объем. Он напрямую зависит от площади отапливаемого помещения,
- Теплоизоляция стенок. Это необходимо для уменьшения тепловых потерь, чтобы обеспечить максимальную теплоемкость,
- Возможность дополнительной функции горячего водоснабжения (ГВС).
Подобная система отопления с теплоаккумулятором может обеспечить уменьшение расхода топлива до 30%.
Значительно повышается уровень комфорта, выражающийся в поддержании оптимальной температуры долгое время даже при неработающем котле.
Однако перед планированием изготовления и установки теплоаккумулятора следует учитывать такие негативные факторы:
- Уменьшение КПД. Так как часть энергии от теплоносителя будет расходоваться на нагрев воды, то температура в радиаторах будет ниже, чем без теплоаккумулятора,
- Эффективный самодельный теплоаккумулятор отопления актуально устанавливать только для систем с высоким температурным режимом работы – от 80/60. В противном случае потери тепла за счет нагрева воды значительно уменьшат степень нагрева воздуха в комнатах,
- Большой объем емкости. Для аккумулирования достаточной энергии следует выбирать теплоаккумуляторы большой вместительности. Только так их работа будет по-настоящему эффективной.
Перед самостоятельным изготовлением необходимо сначала определиться с оптимальной конструкцией.
Обзор моделей
Заводской теплоаккумулятор
В качестве основы для самодельного теплоаккумулятора отопления можно рассмотреть стандартную заводскую модель. Она представляет собой емкость с несколькими патрубками для подключения. Внутри находится трубопровод в виде спирали, по которому протекает теплоноситель. Материал изготовления трубы медь или оцинкованная сталь.
Для повышения эффективности работы в конструкции предусмотрен дополнительный нагревающий элемент – электрический ТЭН.
Он служит в качестве альтернативного источника тепловой энергии для поддержания температуры воды в емкости на нужном уровне. Особо следует обратить внимание на конструкцию, а в частности на обеспечение максимальной теплоизоляции. Она состоит из двух стенок, между которыми располагается слой утеплителя. Чаще всего это базальтовая вата. В результате подобный теплоаккумулятор для котлов отопления имеет следующие положительные качества.
- Равномерный нагрев воды по общему объему,
- Возможность функционирования систем отопления с помощью ТЭНа даже при не работающем котле,
- Минимальные тепловые потери от стенок корпуса.
Однако стоимость такой конструкции высока, а ее самостоятельное изготовление проблематично из-за сложности. Поэтому чаще всего применяется другая схема отопления с теплоаккумулятором.
В данном случае конструкция представляет собой емкость, в которой устанавливается спиральная труба отопления. Она имеет четыре патрубка для прямой и обратной трубы входящие и выходящие. Ее изготовление намного проще, чем для вышеописанной модели. Для этого достаточно сварить емкость и сделать в ней соответствующие патрубки.
Если у системы отопления с теплоаккумулятором своими руками по схеме и расчету не предусмотрено подключение дополнительных источников забора энергии – по этому вопросу нужно проконсультироваться у специалистов.
Одним из преимуществ этой конструкции является небольшая трудоемкость работ. Но она менее эффективна, что сказывается на времени остывания воды. Ее можно модернизировать установить электрический ТЭН. Подобная система отопления с небольшим теплоаккумулятором будет работать даже без котла. Но в этом случае значительно повысятся затраты электроэнергии. Пользоваться системой ГВС не рекомендуется, так как снижение КПД установки будет велико.
Расчет мощности теплоаккумулятора
Главным техническим параметром теплоаккумулятора является его полезный объем. От этого зависит количество тепловой энергии, способной аккумулироваться в воде.
Правильный расчет теплоаккумулятора для отопления начинается с анализа помещения.
Сначала определяется его площадь, исходя из чего рассчитывается минимальное значение мощности, необходимое для обогрева всех комнат в течение одного часа. Делается это с помощью следующей формулы:
Q=S/10
где Q – это тепловые потери здания или количество энергии для их компенсации, S – площадь дома.
Для помещения площадью 90 м² необходимо в час вырабатывать 9 кВт энергии. Далее следует рассчитать количество запасенной энергии в теплоаккумуляторе для отопления на 1 м³ воды. Этот показатель зависит от ее температуры. Чтобы избежать долгих вычислений в таблице показаны данные для различных значений отдачи энергии от теплоносителя воде в емкости.
| Температура, °С | Энергия кВт/час |
| 90/70 | 23,26 |
| 80/50 | 34,89 |
| 70/55 | 17,45 |
| 80/30 | 58 |
Предположим, что применяется стандартный температурный режим отопления 80/30. В таком случае при расчете теплоаккумулятора для отопления, предназначенным для эффективной работы в течение 12 часов, общий полезный объем будет равен:
V=12*9/(58)=1,86 м³
Для заполнения такого объема необходимо будет изготовить конструкцию цилиндрической формы с радиусом 1 м и высотой 2,3 м.
Изготовление теплоаккумулятора своими руками
Самодельный теплоаккумулятор
Можно ли сделать теплоаккумулятор для отопления своими руками? Для этого потребуется изготовить конструкцию с рассчитанным объемом. Лучше всего применять толстостенную оцинкованную сталь. Так как габариты будущего типа аккумулятора достаточно велики работу по сварке следует доверить профессионалам. Любой дефект шва может привести к печальным последствиям разгерметизации всей конструкции.
Для улучшения прочностных характеристик рекомендуется изготавливать двухслойную емкость. Материал внутренней прослойки не должен коррозировать под воздействием воды и высоких температур. Наружная оболочка должна выполнять функции механической защиты. Также нужно правильно выбрать диаметр патрубков, чтобы подключение теплоаккумулятора к системе отопления выполнялось без дополнительных переходников.
Работы можно разделить на следующие этапы:
- Изготовление внутреннего трубопровода. Лучше всего делать П-образным, при этом высота должна быть на 5-7 см меньше, чем у емкости,
- Сварка внутреннего цилиндра. В нем должны быть предусмотрены отверстия для патрубков,
- Изготовление наружного цилиндра.
После того как изготовление теплоаккумулятора для системы отопления своими руками было завершено необходимо проверить его прочность. Для этого конструкцию заполняют водой и визуально наблюдают за отсутствием протечек или разгерметизацией.
Чтобы улучшить теплоизоляционные качества, наружная стенка утепляется базальтовой ватой. В таком случае эффективность работы системы отопления с теплоаккумулятором значительно повысится, так как тепловые потери будут минимальны. Толщина защитной прослойки должна быть минимум 50 мм.
Особенности установки и схема подключения аккумулирующей емкости
Схема подключения теплоаккумулятора
Для подключения к системе отопления теплоаккумулятора необходимо правильно выбрать его месторасположение. Лучше всего, если он будет стоять в непосредственной близости от котла. В таком случае температура теплоносителя будет высокой, что положительным образом скажется на скорости нагрева воды в емкости.
Также следует изготовить постамент для него, так как общая масса заполненного теплоаккумулятора будет довольно высока. В нашем случае она будет приблизительно равна 2,1 т. В частном доме для этого нужно подготовить отдельный фундамент. Если в системе отопления с теплоаккумулятором предусмотрено горячее водоснабжение в помещении следует провести водопровод. Он подключается к баку через запорную арматуру. Увы, но не существует пока общих схем изготовления теплоаккумулятора для отопления. Чаще всего руководствуются личным опытом.
Практические советы
Опираясь на многочисленный опыт изготовления самодельных аккумуляторов для отопления, можно выделить несколько рекомендаций:
- Вместо заводского змеевика можно использовать стальной гофрированный шланг. Тогда общая площадь теплообмена возрастет,
- Чтобы не изготавливать стальную конструкцию можно применять пластиковые емкости соответствующего объема. Для сохранения своей формы они должны быть заключенным в решетчатый каркас,
- Небольшие теплоаккумуляторы для отопления можно использовать для подпитки системы водяной теплый пол.
Но для большой площади помещения все равно рекомендуется приобретать заводские модели, так как их прочность и функциональность были рассчитаны специалистами.
При выборе уже готовых теплоаккумуляторов для любого котла отопления обратите внимание на количество входных и выходных патрубков. От этого зависит возможность подключения устройства к системе горячего водоснабжения, теплый пол или использование альтернативного источника нагрева воды солнечного коллектора.
В видео наглядна представлена работа теплоаккумулятора в паре с котлом отопления: