Как самому изготовить теплоаккумулятор для котла отопления

Чтобы организовать систему отопления частного дома, следует учесть очень много нюансов, купить качественное отопительное оборудование, дополнительные комплектующие детали. Важную функцию выполняет теплоаккумулятор. Без него сложно себе представить качественную работу нагревательных приборов. Он отвечает за бесперебойное обеспечение дома теплом, даже в случаях, когда топливо в систему не поступает.

Принцип работы

Без особых трудностей можно теплоаккумулятор для твердотопливного котла изготовить своими руками, если ознакомиться с механизмом его работы.

Итак, основная функция теплоаккумулятора — обеспечение подпитки системы обогрева теплой водой в то время, когда по каким-либо причинам в отопительном приборе не нагревается теплообменник. Если правильно его установить и эксплуатировать, можно добиться повышения в работе системы отопления, при этом электричество также можно экономить, если позволять накопителю разряжаться в наиболее подходящее время.

Основным недостатком теплоаккумулятора является его вес и габариты. Удобно, если для размещения отопительного оборудования отведена отдельная комната. В противном случае придётся пожертвовать полезной площадью в помещении, где предусматривается установка ёмкости.

Принцип работы теплового аккумулятора предельно простой. Это большая ёмкость, где хранится горячая вода, которая при необходимости может выполнять функции теплоносителя.

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:

Где применяется аккумулятор тепла и как он устроен
  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.

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.

Где применяется аккумулятор тепла и как он устроен

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.

Как устроен аккумулятор тепла заводского изготовления

Где применяется аккумулятор тепла и как он устроен

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.
Где применяется аккумулятор тепла и как он устроен

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.

Где применяется аккумулятор тепла и как он устроен

Теплоаккумулятор для твердотопливных котлов: значение и задачи

Теплоаккумулятор – это буферная емкость, которая предназначена для хранения избыточного тепла, производимого от твердотопливного котла. В теплоаккумуляторе находится жидкость (вода), которая нагревается в котле и сохраняет в себе это тепло еще очень долго.

Такие агрегаты впитывают избыток тепла, дабы он не пропадал впустую, и используют его в дальнейшем. Внутри большая емкость для воды, в комплекте к теплоаккумулятору идет водяной насос, который гоняет воду с нижней части бака в котел, после нагревания вода попадает в верхнюю часть емкости. Таким образом, бак полностью наполняется теплой водой, которая в дальнейшем может циркулировать по системе отопления.

Читайте также:  «Вектор» (газовая колонка): устройство, назначение и принцип работы

КПД твердотопливного котла с теплоаккумулятором очень повышается. После перегорания топлива в системе остается очень много тепла, которого хватит для отопления жилища не на 2-3 часа, а на 1-2 дня!

Топливо приходится намного реже вкидывать в котел с установленным теплоаккумулятором. Даже в самые холодные дни года необходимо будет подкидывать дрова, уголь, пеллеты один раз в день максимум. Этого будет достаточно для поддержания тепла и уюта в доме.

Как рассчитать необходимый объем теплоаккумулятора в системе отопления?

Все достаточно просто, так как есть специальная формула подсчета:1 кВт – 30-50 л

Допустим стоит твердотопливный котел мощностью 30 кВт, на него необходимо теплоаккумулятор объемом минимум 900 л. Специалисты рекомендуют брать немного больше для лучшей работы, поэтому 1 тонны хватит. По такой простой формуле Вы легко сможете подсчитать объем, так как индустрия сегодня заполнена широким ассортиментом теплоаккумуляторов 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 5000 литров, и выбрать сложно.

Плюсы теплоаккумуляторов для систем отопления

  • Помогает повысить КПД системы отопления, твердотопливного котла;
  • Уменьшает необходимость подкидывать топливо в котел;
  • Увеличивается ресурс всей системы отопления;
  • Нет излишеств тепла, полностью вся энергия задействуется;
  • Огромная экономия топлива (до 40-50%).

Минусы теплоаккумулятора для твердотопливных котлов:

  • Сравнительно высокая стоимость;
  • Занимает достаточно много места;
  • Требует подключения систем безопасности и дополнительной автоматики.

Буферные емкости дают намного больше плюсов, и они очень влияют на весь процесс отопления. Сегодня многие владельцы котлов (не только твердотопливных) с уже существующей системой отопления желают дополнить ее таким агрегатом. Раз уж технологии позволяют нам так экономить, то почему не вложить средства в свое же будущее.

Нестабильность в стране заставляет задумываться практически каждого над тем, как стать независимым, как начать экономить, как быть уверенным, что в холода дома будет тепло и уютно. Улучшение системы отопления с помощью подключения теплоаккумулятора – это то, что доступно каждому и поможет сэкономить до 50% на отоплении дома.

Самодельный теплоаккумулятор для ТТ котла из цистерны от пожарной машины

У нас дорогой газ. Поэтому, кроме газового котла на 24 кВт, которым я сейчас отапливаю дом, купил твердотопливный (ТТ) котел мощностью в 20 кВт. Отапливаемая площадь – 135 кв. м. Из неё: 110 кв. м отапливаю теплым полом и ещё 25 кв. м радиаторами. ТТ котел, после установки, окупился почти за сезон. Считаю, что установка теплоаккумулятора (ТА) повысит эффективность работы системы отопления. В межсезонье, с ТА, вообще думаю перейти только на отопление ТТ котлом и использовать газовый котел как резерв и на быстрый догрев теплоносителя. Потом планирую экономить ещё больше — поставлю гелиоколлектор, а летом буду сбрасывать с него «халявную» энергию в буферную ёмкость.

Самодельный теплоаккумулятор для ТТ котла из цистерны от пожарной машины

Для начала покажем схему системы отопления Sjawa.

Схема, после введения в эксплуатацию теплоаккумулятора, претерпела небольшое изменение, о чём мы расскажем ниже.

Самодельный теплоаккумулятор для ТТ котла из цистерны от пожарной машины

А теперь покажем, как пользователь сделал тепловой аккумулятор. Основа ТА — б/у бочка — цистерна на 1.5 куба от пожарной машины.

Проще и дешевле изготовить теплоаккумулятор из готовой ёмкости, чем самостоятельно варить бак с 0 из стали.

Самодельный теплоаккумулятор для ТТ котла из цистерны от пожарной машины

Важно. Если в качестве самодельной ёмкости под ТА используются бочки/цистерны от ГСМ (горюче смазочных материалов), то, во избежание несчастных случаев, т.к. пары сохраняют горючесть много лет, нужно соблюдать повышенную осторожность при работе, особенно сварке.

Я как-то разговорился с одним бензовозчиком, и он мне рассказал, как у них, на нефтебазе, варят цистерны. Наливают в бак под завязку воду. Ставят вверху плотик с горящей свечой и медленно сливают воду. Вода постепенно вытекает, и всё, что может гореть, тихо выгорает по мере опустошения емкости.

Самодельный теплоаккумулятор для ТТ котла из цистерны от пожарной машины

От цистерны, размером 2 (высота) х х м отрезали всё лишнее.

Т.к. теплоаккумулятор ставится вертикально, чтобы наполненную водой цистерну не раздуло, пользователь сделал «стяжки» из трубы диаметром 22 мм.

Самодельный теплоаккумулятор для ТТ котла из цистерны от пожарной машины

«Стяжки» усилены шайбами, хотя, по словам Sjawa, это — лишнее.

Стяжки из труб можно использовать как гильзы для установки в ТА термометров или датчиков температуры.

Самодельный теплоаккумулятор для ТТ котла из цистерны от пожарной машины

Люк цистерны используется как ревизионный и для врезки ТЭНов (трубчатых электронагревателей) со встроенными магниевыми анодами 3 шт. по 2 или 3 кВт.

Вода в ТА также будет догреваться электричеством по более дешёвому ночному тарифу.

Самодельный теплоаккумулятор для ТТ котла из цистерны от пожарной машины

Детали люка.

Дно цистерны ТА усилено профильными трубами сечением 4х4 см.

Самодельный теплоаккумулятор для ТТ котла из цистерны от пожарной машины

Вварены патрубки для обвязки ТА с котлом и системой отопления.

Верх ТА также усилен, иначе его выпучит от давления при нагреве воды.

Самодельный теплоаккумулятор для ТТ котла из цистерны от пожарной машины

Сварен самодельный коллектор.

В люк вварены муфты под ТЭНы.

Самодельный теплоаккумулятор для ТТ котла из цистерны от пожарной машины

Основание под ТА сделано из фанеры и бруса сечением 100х100 мм с прорезями, чтобы трубы, приваренные к низу ёмкости, не давили на основание.

Читайте также:  Выбираем электрический котел среди лучших для отопления частного дома

Основание под теплоаккумулятор утеплено пенопластом.

Самодельный теплоаккумулятор для ТТ котла из цистерны от пожарной машины

Параллельно с изготовлением ТА для системы отопления пришли комплектующие. Термостатический вентиль.

Циркуляционный насос с кранами, которые потом заменят на «американки».

Самодельный теплоаккумулятор для ТТ котла из цистерны от пожарной машины

ТЭНы с магниевыми анодами.

Уплотнение крышки Sjawa сделал по оригинальной технологии. Сначала пользователь уплотнил крышку герметиком. Закрутил крышку на 16 болтов, но, при испытаниях ТА давлением на 2 бар, из-под крыши стала сочится вода. Вырезать прокладку из резины самодельщик не стал. Слишком сложно, да и гарантий герметичности нет. В итоге Sjawa изготовил силиконовую прокладку.

Самодельный теплоаккумулятор для ТТ котла из цистерны от пожарной машины

Пошаговая инструкция по её изготовлению:

  • Место, где ставится прокладка покрашено, т.к. силикон при контакте с незащищённым черным металлом активизирует коррозию.
Самодельный теплоаккумулятор для ТТ котла из цистерны от пожарной машины
  • При помощи термоклея по окружности крышки приклеены буртики.

Внутренний буртик — это кусок электрического кабеля, а наружный — упаковочная лента.

Самодельный теплоаккумулятор для ТТ котла из цистерны от пожарной машины

Потом пользователь, предварительно рассчитав объем прокладки, взял баллоны с силиконом, и заполнил всё пространство между буртиками, постепенно разглаживая силикон старой кредитной карточкой.

Толщина прокладки 8 мм.

Самодельный теплоаккумулятор для ТТ котла из цистерны от пожарной машины

Сразу предупреждаю, что силикон высыхает около недели. Буртики я снял на четвёртый день. Когда все засохло, получилась упругая силиконовая масса. Отверстия я просверлил потом, на больших оборотах инструмента. Болты входят с натягом, и, когда зажимаются гайками, то дополнительно уплотняют место соединения. Бюджет инженерного решения — 3 баллона сантехнического силикона (реально ушло 2,5 баллона).

Кольца (2 шт.) для крышки самодельные, сваренные из скатанных по окружности двух металлических уголков.

Самодельный теплоаккумулятор для ТТ котла из цистерны от пожарной машины

Узел — бак-кольцо-крышка-кольцо сначала собран на прихватки и только потом просверлены все отверстия. Это обеспечило высокую точность сопряжения деталей.

Схема горловины крышки теплоаккумулятора.

Самодельный теплоаккумулятор для ТТ котла из цистерны от пожарной машины

Итак, самодельный теплоаккумулятор готов. Далее пользователь приступил к рутинным работам — обвязке ТА с котлом и его подключению к системе отопления. И вот, что получилось.

Узлы крупным планом.

Самодельный теплоаккумулятор для ТТ котла из цистерны от пожарной машины

Как и из чего сделать буферную емкость

Теплоаккумулятор изготавливают по чертежу заводского бака. Внутреннее устройство полностью идентично. Бак состоит из следующих узлов:

наружная защитная оболочка;

теплообменник для емкости, обычно медный змеевик;

  • регулирующая и запорная арматура: сливной кран, предохранительный клапан, воздушный клапан, термометр.
  • Чтобы изготовить буферную емкость самостоятельно достаточно собрать аккумулятор подобно заводскому модулю. Следует помнить, что для разных систем отопления (открытого и закрытого типа), требуются баки разной конструкции. Также будет необходимо подобрать материал для изготовления и утепления емкости.

    Тип конструкции теплонакопителя

    Существует несколько видов емкостей, классифицирующийся по форме и устройству. Самодельные баки теплоаккумуляторы бывают:

      Цилиндрические — классическая конструкция, используемая при изготовлении накопителей в заводских условиях. Форма имеет множество преимуществ: выдерживает тепловую нагрузку, гидроудары. Практична для закрытых систем отопления с высоким давлением в трубопроводе. Главный недостаток в том, что бак цилиндрической формы трудно изготовить.

    • Прямоугольные — при производстве используют металл толщиной в 2 мм. Для упрочнения конструкции буферной ёмкости, приваривают уголки (рёбра жёсткости), стягивая противоположные стенки между собой. Прямоугольная форма теплоаккумулятора хуже справляется с давлением. Общее требование при установке: монтаж накопителя выше расположения конструкция бака широко распространена благодаря простоте сборки. Чтобы снизить нагрузку на стенки аккумулятора, в систему отопления врезают воздухоотводчик и сбросовый клапан. При закипании теплоносителя (частое явление твердотопливных котлов), арматура предотвратит возникновение аварийного давления.
    • Для самотечной системы отопления подойдет только открытый буферный бак. Отличие в конструкции: наличие патрубка в верхней части емкости, сообщающегося с атмосферой.

      Материал для изготовления аккумуляторного бака

      Вариантов для изготовления множество. Наиболее распространенные:

        Бак из нержавейки — металл и сварные работы стоят дорого. По причине дороговизны нержавеющая сталь практически не используется, кроме случаев применения уже готовых емкостей.

        Пластиковые бочки — важное условие эксплуатации, чтобы материал мог выдержать нагрев до 100°С. Для укрепления корпуса можно сделать окантовку из металлических полос.

        Буферная емкость из «еврокуба» — применять не рекомендуется. Причина проста, максимальная температура нагрева резервуара всего 70°С. При перегреве теплоносителя стенки деформируются дадут течь. Но как видно из видео, делают теплоаккумуляторы и из «еврокубов».

        Алюминиевая ёмкость — используют уже готовые резервуары с достаточным объемом. Изготовить бак из алюминия самостоятельно получится только при наличии должной квалификации сварщика. Не все профессиональные мастера берутся за обработку этого металла.

        Теплоаккумулятор из бочек (металлических) — недостатки: тонкостенная сталь, плоские крышки. Хорошая альтернатива, взять заготовку стальной трубы и изготовить бак приварив дно и верхнюю часть.

        Стальная емкость под теплоаккумулятор (цилиндрическая) — оптимальный вариант, требующий минимального количества материальных затрат. Делается из листового железа от 2 мм и толще.

        Кроме изготовления сварной конструкции бака используют уже готовые емкости. Подойдут: старые бойлеры, ресиверы, емкости для хранения жидкого азота, баллоны под сжиженный газ и т.п.

        Как утеплить буферную емкость

        В заводских накопителях изоляцию прокладывают между внутренним баком и внешним кожухом. В самодельных буферных емкостях для твердотопливного котла используется тот же метод теплоизоляции.

        Утеплению подлежат стенки теплоаккумулятора. Рекомендуют использовать минеральную или базальтовую вату толщиной не менее 6-8 см. С ватой легко работать. Минеральная теплоизоляция бака пропускает влагу и конденсат (дышит), не скапливая жидкость внутри волокон.

        Еще один плюс. Как показывает практика, буферные емкости, утепленные ватой, не любят мыши. При изоляции пенопластом или пенополистиролом грызуны не редко селятся внутри теплоизолирующего слоя. Появившиеся дырки приводят к быстрой потере тепла и снижению КПД накопителя.

    Заключение

    После того, как вы сделали накопительную емкость, сумели сделать правильную обвязку, надо заняться теплоизоляцией агрегата. Изготовленный из металла теплоаккумулятор, без должной изоляции будет раздавить драгоценное тепло направо и налево. Здесь можно использовать любые подручные материалы, начиная с минеральной ваты, заканчивая пенополистиролом.

    Свой тепловой аккумулятор вы можете утеплить, как вам угодно. Главное, что бы емкость выполняла задачу термоса, теплообмен между стенками накопителя и атмосферным воздухом отсутствовал. Когда у вас стоит одноконтурный котел с естественной циркуляцией, утепление накопительной емкости должно быть усиленным. В противном случае (чердак одно из самых холодных мест в доме), ваш котел будет постоянно работать с повышенной нагрузкой, а система отопления будет пополняться уже остывшим теплоносителем.

    Против скачков в давлении водоснабжения

    Водопроводная сеть часто бывает нестабильной, поэтому элементы системы отопления, использующие ее, могут страдать от скачков давления. Чтобы обезопасить технику, используется гидроаккумулятор для системы отопления. Часто его сравнивают с мембранным расширительным баком, но не все знают, что это не одно и то же.

    Гидроаккумулятор в системе отопления

    Против скачков в давлении водоснабжения

    Мембранный бак используется для того чтобы сгладить расширения теплоносителя (воды). А для питьевой воды используется гидроаккумулятор для системы отопления схема установки которого служит для поддержания запаса воды, поддержания необходимого напора, защиты системы от гидроударов.

    Особенности накопителей тепловой энергии

    Тепловой аккумулятор для отопительных котлов представлен баком экспанзомат (что это) достаточного объёма с внутренней системой встроенных теплообменников, что способствует:

    • безопасности накопления избыточного тепла, которое генерируется отопительным котлом в поток теплоносителя;
    • увеличению продолжительности цикла нагрева и остывания котельной установки, упрощая тем самым процесс ее обслуживания;
    • повышению эффективности функционирования отопительного котла;
    • увеличению ресурса любой модели котла отопления.

    Конструкция теплового аккумулятора для отопительной системы достаточно примитивна, что делает возможным самостоятельное изготовление.

    Помимо твердотопливных котлов отопления, накопитель широко используется при обустройстве современных электрических котлов отопления.

    Схемы подключения

    Самая простоя схема подключения теплового аккумулятора заключается в следующем. Нужно его расположить так, чтобы он находился выше батарей отопления. Схема включает насос, трехходовой клапан с термостатом и обратный клапан.

    Схемы подключения

    Схемы подключения

    При достижении в системе определенной температуры из емкости аккумулятора подается более холодная вода, а в него нагретая из котла. При падении температуры ниже порога, более горячая вода из емкости будет поступать в систему, а из нее холодная. Весь циклический процесс происходит за счет термостата и клапанов.

    Схемы подключения

    Другая схема подключения с гидравлическим разделением требует постоянного электричества, вопрос решается с помощью автономных электростанций. Отличие от предыдущей схемы заключается в том, что тепло от котла поступает сначала на аккумулятор, а потом только на остальных потребителей. Все контуры гидравлически развязаны.

    Схемы подключения

    Схемы подключения

    Что дает установка теплоаккумулятора?

    Однажды установив теплоаккумулятор в основное отопление загородного дома, будут достигнуты следующие цели:

    • протопка твердотопливного котла в удобное для домовладельца время;
    • увеличение временного промежутка между закладкой очередной порции топлива;
    • оптимизируется расход твёрдого топлива для обогрева помещения.
    Что дает установка теплоаккумулятора?

    Совместив основное отопление с буферной аккумулирующей ёмкостью, появляется возможность в значительной степени снизить расходы энергоресурсов не в ущерб комфорту проживания жильцов. При этом экономия может быть значительно увеличена при установке дополнительных датчиков и терморегуляторов. Благодаря этому, когда температура в доме достигла заданных параметров, прекращается поступление теплоносителя в радиаторы.

    Вырабатываемая тепловая энергия котлом, который продолжает работать, начинает накапливаться в теплоаккумуляторе. После того как теплоноситель остынет тепло из буферной ёмкости начинает передаваться обратно в отопительную систему мимо остывшего котла. При этом чем больше ёмкость теплоаккумулятора тем дольше отопление будет работать за счёт накопленного тепла.