Теплоотдача радиаторов отопления — делаем расчет

Теплоотдача радиаторов отопления — таблица сравнения чугунных, биметаллических, алюминиевых и стальных батарей

Теплоотдача радиатора отопления, это коэффициент, определяющий поступающее количество тепла от отопительного прибора в единицу времени и измеряется в Вт/(м²·К).

Технический параметр является основным показателем эффективности радиатора для создания комфортной климатической атмосферы в помещении. Величину данной характеристики изготовитель теплотехники обязан указывать в сопроводительной документации своих изделий.

Мощность радиаторов отопления рассчитывают в ваттах. Некоторые производители заявляют на свою продукцию такой параметр, как мощность теплового потока, выраженную числом в кал/час. Чтобы перевести показатель в ватты, пользуются нормативом, где 1 Вт = 859,845 кал/час.

Теплопередачу одной секции или панели водяного отопления рассчитывают с учётом первичных и вторичных факторов. Сюда относятся материал изготовления, температура теплоносителя, площадь теплообмена, схема подключения прибора, его местоположение и др. Если батарея представляет собой несколько секций или не разборный панельный прибор, то мощность рассчитывается и указывается производителем сразу на всё изделие.

Как рассчитать теплоотдачу радиаторов отопления на квадратный метр

В сопроводительной документации потребитель найдёт тепловую мощность одной секции или целой панели определённых габаритов. Данные параметры довольно относительные и на 100% доверять им не стоит. Они требуют дополнительной доводки до реальных величин. Чтобы это выяснить, необходимо сделать расчёт теплопроводности радиатора.

Прежде нужно избавиться от такого распространённого мнения, что алюминиевые батареи обладают самой высокой теплоотдачей по причине характеристики цветного металла. Сразу стоит возразить, что батареи изготавливают не из чистого алюминия, а из его сплава с кремнием – силумина, показатели которого значительно ниже.

Отчасти то же самое можно сказать о стальных, биметаллических и чугунных радиаторах. Указанные параметры мощности в паспорте отопительного прибора соответствуют истине, когда разница между средней температурой теплоносителя и температурой воздуха в помещении составляет 70 0 С. Такое явление называется температурным напором и обозначается знаком – Δt. Расчёт производят по формуле:

Δt = (t_подачи + t_{обратки})/2 – t _{воздуха}

Если следовать логике производителя, то результат расчёта должен равняться 70 градусам. Тогда, как среднюю температуру теплоносителя, можно рассчитать по формуле:

(t_подачи + t_{обратки}) = 2(Δt + t _{воздуха})

Например, основываясь на заявленной изготовителем тепловой мощности одной биметаллической секции – 200 Вт, Δt = 70 0 С, средней комнатной температуре – 22 0 С, получим результат:

(t_подачи + t_{обратки}) = 2(70 + 22) = 184 0 С

С учётом нормативной разницы в 20 градусов между подачей и обраткой определяют их значение по отдельности:

t_подачи = (184 + 20)/2 = 102 0 С

t_{обратки} = (184 — 20)/2= 82 0 С

Настоящий расчёт теплоотдачи показывает, что одна секция способна выдать 200 Вт при условии, что вода в подающей трубе должна кипеть, а в выпускной патрубок теплоноситель будет покидать с температурой 82 градуса.

Такое явление на практике просто невозможно. Дело в том, что бытовые водонагревательные котлы не способны нагреть воду выше 80 градусов. Даже при этих максимальных условиях, теплоноситель войдёт в радиатор с максимальной температурой около 77 0 С, а Δt составит примерно 40 0 С. Отсюда делают вывод, что реальная теплоотдача одной секции биметаллического радиатора будет не 200, а всего 100 Вт.

Чтобы упростить расчёт, можно воспользоваться таблицей теплоотдачи с понижающими коэффициентами. Для этого по вышеуказанной формуле, используя запланированную температуру в доме и теплоносителя, рассчитывают Δt.

Таблица значений понижающих коэффициентов

Δt	К
40	0,48
45	0,56
50	0,65
55	0,73
60	0,82
65	0,91
70	1

По таблице находят соответствующий коэффициент и умножают его на паспортную величину тепловой мощности 1 секции биметаллического радиатора. То, есть в рассматриваемом случае на обогрев 1 м 2 помещения придётся теплоотдача в размере 200 Вт х 0,48 = 96 Вт.

Для обогрева 10 м 2 площади потребуется приблизительно 1 кВт тепловой мощности, а нужное количество секций будет равно 1000/96 = 10,4 штук. Если в помещении два окна, то следует установить под ними две батареи по 10 и 11 секций каждая.

Нормы отпуска тепловой мощности

Во время проектирования систем теплоснабжения зданий и сооружений руководствуются нормативным документом СП 60.13330.2016. Свод правил регламентирует, в том числе, разработку систем внутреннего теплоснабжения в помещениях вновь возводимых и реконструируемых зданий и сооружений. СП был разработан на основе требований СНиПов ГОСТ 30494-2011 и ГОСТ 32415-2013. На их основе была принята норма отпуска тепловой мощности в размере 1 кВт для помещения площадью 10 кв.м., с высотой потолка до 3 метров, одной наружной стеной и одним окном.

При корректировке первоначальных условий обогрева помещения в ту или иную сторону (большая или меньшая площадь, другое количество окон и др.) для точного определения номинальной теплоотдачи в расчёт вводят поправочные коэффициенты:

К1 – строение окон

• двойная рама – 1,27;
• стеклопакет двойной – 1,0;
• стеклопакет тройной – 0,85.

К2 – теплоизоляция стен

• низкая – 1,27;
• кладка в 2 кирпича + теплоизоляция – 1,0;
• высокое качество – 0,85.

• 0,5 – 1,2;
• 0,33 – 1,0;
• 0,1 – 0,8.

К4 – средняя температура зимой в помещении, градусов

• 35 — 1,5;
• 20 – 1,1;
• 10 – 0,7.

К5 – количество наружных стен

• 1 – 1,1;
• 2 – 1,2;
• 3 – 1,3;
• 4 – 1,4.

К6 – помещение над комнатой

• холодный чердак – 1,0;
• мансарда – 0,8.

К7 – высота потолков, м

• 2,5 – 1,0;
• 3 – 1,05;
• 3,5 – 1,1.

Окончательный результат делят на теплоотдачу одной секции радиатора. Частное округляют до целого числа в большую сторону (10,4 – 11 секций).

Сравнительные таблиц показателей теплоотдачи радиаторов разных видов

Как было сказано выше, теплоотдача измеряется в Вт/м 2 . Эту величину считают выражением КПД отопительного прибора. При выборе вида и конструкции батарей отопления для потребителя решающую роль играет сравнение их тепловых мощностей.

Оперируя характеристиками, специалисты в интернете публикуют различные таблицы тепловой мощности биметаллических, алюминиевых, стальных и чугунных радиаторов. Здесь представлены данные о тепловой мощности приборов отопления.

Сравнительная таблица теплоотдачи 1 секции радиаторов отопления в зависимости от рабочего давления, объёма и веса

Тип приборов с межосевым расстоянием 500 мм	Тепловая мощность, Вт	Рабочее давление. атмосфер	Ёмкость, литр	Вес, кг
Алюминиевые	180	20	0,27	1,45
Биметаллические	200	20	0,20	1,2
Стальные	120	20	0,20	1,05
Чугунные	140	10	1,2	5,4

Сравнительная характеристики в зависимости от вида отопительных приборов

Характеристики	Алюминиевые	Биметаллические	Стальные	Чугунные
Строение	Секционное	Секционное	Панельное	Секционное
Разводка	Боковая	Боковая	Боковая/Вертикальная	Боковая
Антикоррозионная стойкость	Средняя	Высокая	Средняя	Высокая
Вид теплоносителя	Вода	Вода/антифриз	Вода/антифриз	Вода

Радиаторы отопления с лучшей теплоотдачей

Судя по многочисленным отзывам потребителей, проведённым специалистами испытаниям и сравнению их результатов, лучшими батареями по теплоотдаче следует признать биметалл. По мере убывания следует отнести теплоотдачу алюминиевых радиаторов, затем теплоотдачу стальных радиаторов. Последними в этой категории остаются отопительные приборы из чугуна.

Не последнюю роль в этом рейтинге играет роль материал изготовления изделий для обогрева помещений, их стоимость и качество используемого теплоносителя. Несмотря на превосходные качества биметаллических радиаторов, они всё же остаются самыми дорогими приборами. Выбор в пользу алюминиевых батарей будет наиболее оптимальным решением. Но их применение ограничивается условиями автономных систем отопления, где качество теплоносителя можно поддерживать на высоком уровне.

По этой же причине, но в обратную сторону, для установки в многоэтажных домах с централизованной сетью теплоснабжения они совершенно не годятся. Что касается стальных приборов, в теплоотдаче они быстры, как при нагреве, так и остывании.

И наконец, если потребителя не волнует эстетика внешнего вида приборов отопления и потребность в теплоотдаче невысокая, то идеальным решением будет установка чугунных батарей МС-140.

Зависимость теплоотдачи радиатора от температуры теплоносителя

Паспортная тепловая мощность одной секции радиатора рассчитана для стандартных значений температуры теплоносителя на входе (90 0 С) и выходе (70 0 С) прибора отопления. Эти условия относятся к централизованным сетям теплоснабжения.

В автономных системах отопления частных домов температурный перепад может быть иным. В этом случае теплоотдача 1 секции может существенно отличаться от значений, заявленных производителем. Тепловая мощность отопительного прибора находится в прямой пропорциональной зависимости от температуры теплоносителя в подающем патрубке. Чем она больше, тем больше теплоотдача батареи и наоборот, чем меньше нагрев теплоносителя, тем меньше становится тепловая мощность радиатора.

Чтобы исключить неожиданные скачки температурного режима, применяют терморегуляторы, которые врезают в трубопровод на входе в радиатор. Термоголовки бывают ручной регулировки, полуавтоматические и автоматические, управляемые в онлайн режиме.

Как рассчитать мощность отопительных батарей для частного дома

Допустим, вы подобрали отопительные приборы по типу и дизайну. Следующий шаг – расчет радиаторов отопления для каждой комнаты частного дома, включающий определение тепловой мощности и количества секций (или размера панелей). Простейший вариант – воспользоваться онлайн-калькулятором любого строительного портала. Но результаты вычислений желательно перепроверить, иначе за ошибки придется расплачиваться позже. Предлагаем рассчитать теплоотдачу батарей отопления вручную, проверенным и удобным способом.

• 1 Исходные данные для вычислений
• 2 Паспортная и реальная теплоотдача радиатора
• 3 Определяем число секций алюминиевой батареи
• 4 Расчет размера стального радиатора
• 5 Отопительные приборы однотрубных систем
• 6 Напоследок несколько уточнений

Исходные данные для вычислений

Расчет тепловой мощности батарей выполняется для каждого помещения отдельно, в зависимости от числа внешних стен, окон и наличия входной двери с улицы. Чтобы правильно рассчитать показатели теплоотдачи радиаторов отопления, ответьте на 3 вопроса:

1. Сколько тепла необходимо на обогрев жилой комнаты.
2. Какую температуру воздуха планируется поддерживать в конкретном помещении.
3. Средняя температура воды в отопительной системе квартиры либо частного дома.

Примечание. Если в коттедже смонтирована однотрубная разводка, придется делать поправку на остывание теплоносителя — добавлять секции к последним радиаторам.

Ответ на первый вопрос — как рассчитать потребное количество тепловой энергии различными способами, дается в отдельном руководстве – расчет нагрузки на отопительную систему. Приведем 2 упрощенных методики вычислений: по площади и объему комнаты.

Распространенный способ — измерить обогреваемую площадь и выделить на квадратный метр 100 Вт теплоты, иначе — 1 кВт на 10 м². Мы предлагаем уточнить методику – учесть количество световых проемов и наружных стен:

• для комнат с 1 окном или входной дверью и одной внешней стенкой оставить 100 Вт тепла на метр квадратный;
• угловое помещение (2 наружных ограждения) с 1 оконным проемом – считать 120 Вт/м²;
• то же, 2 световых проема – 130 Вт/м².

Важное условие. Расчет дает более-менее правильные результаты при высоте потолков до 3 м, здание построено в средней полосе умеренного климата. Для северных регионов применяется повышающий коэффициент 1.5…2.0, южных – понижающий 0.7—0.8.

При высоте перекрытия более 3 метров (например, коридор с лестницей в двухэтажном доме) расход тепла правильнее считать по кубатуре:

• комната с 1 окном (внешней дверью) и единственной наружной стеной – 35 Вт/м³;
• помещение окружено другими комнатами, не имеет окон, либо находится на солнечной стороне – 35 Вт/м³;
• угловая комната с 1 оконным проемом – 40 Вт/м³;
• то же, с двумя окнами – 45 Вт/м³.

На второй вопрос ответить проще: комфортная для проживания температура лежит в диапазоне 20…23 °C. Нагревать воздух сильнее неэкономично, слабее – холодно. Среднее значение для расчетов – плюс 22 градуса.

Оптимальный режим работы котла подразумевает нагрев теплоносителя до 60—70 °C. Исключение – теплые либо слишком холодные сутки, когда температуру воды приходится снижать или, наоборот, увеличивать. Количество таких дней невелико, поэтому средняя расчетная температура системы принимается равной +65 °C.

В комнатах с высокими потолками считаем расход теплоты по объему

Паспортная и реальная теплоотдача радиатора

Параметры любого отопительного прибора указываются в техническом паспорте. Обычно производители заявляют мощность 1 стандартной секции межосевым размером 500 мм в пределах 170…200 ватт. Характеристики алюминиевых и биметаллических радиаторов примерно одинаковы.

Фокус в том, что паспортный показатель теплоотдачи нельзя тупо использовать для подбора числа секций. Согласно п. 3.5 ГОСТ 31311-2005, фирма-изготовитель обязана указывать мощность батареи при следующих условиях эксплуатации:

• теплоноситель движется через радиатор сверху вниз (диагональное либо боковое подключение);
• температурный напор составляет 70 градусов;
• расход воды, протекающей через прибор, равен 360 кг/час.

Справка. Тепловой напор – разница между средней температурой сетевой воды и воздуха помещения. Обозначается ΔT, DT или dt, вычисляется по формуле:

Поясним суть проблемы, для этого подставим в формулу известные значения ΔT = 70 °C и температуры помещения – плюс 20 °C, произведем обратный расчет:

1. tподачи + tобратки = (ΔT + tвоздуха) х 2 = (70 + 20) х 2 = 180 °C.
2. Согласно нормативам, расчетная разница температур теплоносителя между подающей и обратной линией должна составлять 20 градусов. Значит, идущую от котла воду нужно нагреть до 100 °C, обратная остынет до 80 °C.
3. Режим работы 100/80 °C недоступен бытовым отопительным установкам, максимальный нагрев составляет 80 градусов. Вдобавок поддерживать указанную температуру теплоносителя невыгодно экономически (вспомните, мы взяли средний показатель 65 °C).

Вывод. В реальных условиях батарея отдаст гораздо меньше теплоты, нежели прописано в инструкции по эксплуатации. Причина – меньшее значение ΔT – разницы температур воды и окружающего воздуха. По нашим исходным данным, показатель ΔT равен 130 / 2 — 22 = 43 градуса, почти вдвое ниже заявленной нормы.

Определяем число секций алюминиевой батареи

Пересчитать параметры отопительного прибора под конкретные условия непросто. Формула тепловой мощности и алгоритм вычислений, используемый инженерами–проектировщиками, слишком сложен для обычных домовладельцев, несведущих в теплотехнике.

Предлагаем выполнить расчет количества секций радиаторов отопления более доступным методом, дающим минимальную погрешность:

1. Соберите исходные данные, перечисленные в первом разделе настоящей публикации, — узнайте необходимое для обогрева количество теплоты, температуру воздуха и теплоносителя.
2. Рассчитайте реальный температурный напор DT, пользуясь приведенной выше формулой.
3. При выборе определенного типа батарей откройте технический паспорт и отыщите показатель теплоотдачи 1 секции при DT = 70 градусов.
4. Ниже представлена таблица готовых коэффициентов пересчета отопительной мощности радиаторных секций. Найдите показатель, соответствующий реальному DT, и умножьте его на величину паспортной теплоотдачи – получите мощность 1 ребра при ваших эксплуатационных условиях.

Зная настоящий тепловой поток, нетрудно выяснить число ребер батареи, требуемое для обогрева комнаты. Разделите нужное количество теплоты на отдачу 1 секции. Для ясности приведем пример расчета:

1. Возьмем угловую комнату с двумя светопрозрачными конструкциями (окнами) площадью 15.75 м², высота потолков – 280 см (показана на фрагменте чертежа). Удельные затраты теплоты на обогрев – 130 Вт/м², общая потребность составит 130 х 15.75 = 2048 Вт.
2. Величину теплового напора мы выяснили в предыдущем разделе, DT = 43 °C.
3. Подбираем низенькие алюминиевые радиаторы GLOBAL VOX 350 (межосевое расстояние – 350 мм). Согласно документации изделия, теплоотдача 1 ребра составляет 145 Вт (DT = 70 °C).
4. Находим в таблице коэффициент, соответствующий DT = 43 °C, K = 0.53.
5. Умножаем паспортную мощность на коэффициент и находим реальную отдачу 1 секции: 0.53 х 145 = 76.85 Вт.
6. Рассчитываем количество алюминиевых ребер на помещение: 2048 / 76.85 ≈ 26.65, округляем в бо́льшую сторону и получаем 27 штук.

Остается распределить секции по комнате. Если размеры окон одинаковы, делим 28 пополам и размещаем под каждым проемом радиатор на 14 ребер. В противном случае число секций батареи подбирается пропорционально ширине окон (можно приблизительно). Аналогичным образом пересчитывается теплоотдача биметаллических и чугунных радиаторов.

Схема расстановки батарей — приборы лучше размещать под окнами либо возле холодной наружной стены

Совет. Если вы владеете персональным компьютером, проще использовать расчетную программу итальянского бренда GLOBAL, размещенную на официальном ресурсе производителя.

Многие известные фирмы, в том числе GLOBAL, прописывают в документации теплоотдачу своих приборов для разных температурных условий (DT = 60 °C, DT = 50 °C), пример показан в таблице. Если ваш реальный ΔT = 50 градусов, смело пользуйтесь указанными характеристиками безо всякого перерасчета.

Расчет размера стального радиатора

Конструкция панельных приборов отличается от секционных. Батареи делаются из штампованных стальных листов толщиной 1…1.2 мм, заранее обрезанных в нужный размер. Чтобы подобрать радиатор требуемой мощности, нужно выяснить теплоотдачу 1 метра длины сваренной из листов панели.

Предлагаем воспользоваться простейшей методикой, основанной на технических данных серьезного немецкого производителя панельных водяных радиаторов Kermi. В чем суть: штампованные батареи унифицированы, типы изделий отличаются между собой количеством греющих панелей и теплообменных оребрений. Классификация радиаторов выглядит так:

• тип 10 – однопанельный прибор без дополнительных ребер;
• тип 11 – 1 панель + 1 лист гофрированного металла;
• тип 12 – две панели плюс 1 лист оребрения;
• тип 20 – батарея на 2 греющих пластины, конвекционное оребрение не предусмотрено;
• тип 22 – двухпанельный радиатор с 2 листами, увеличивающими площадь теплообмена.

Эскизы стальных обогревателей различных типов — вид сверху

Примечание. Также существуют обогреватели типа 33 (3 панели + 3 ребра), но подобные изделия менее востребованы ввиду повышенной толщины и цены. Самая «ходовая» модель – тип 22.

Итак, панельные штампованные приборы любого бренда отличаются только монтажными габаритами. Расчет радиаторов отопления сводится к выбору подходящего типа, затем по высоте и теплоотдаче вычисляется длина батареи для конкретного помещения. Алгоритм следующий:

1. Определите исходные данные, перечисленные в начале статьи.
2. Выберите тип и высоту отопительного прибора. Самый распространенные варианты – изделия высотой 30, 40 и 50 см, тип 22.
3. Воспользуйтесь представленной таблицей, где указана теплоотдача q (Вт/1 м. п.) радиаторов Kermi разных типов и размеров в зависимости от условий эксплуатации. Начните с левого столбца – отыщите соответствующую температуру комнаты, потом – теплоносителя, дальше высоту и тип батареи. В ячейке на пересечении строки и столбца найдете мощность 1 метра радиатора.
4. Количество энергии, нужной для обогрева, разделите на величину q – узнаете метраж радиатора заданной высоты.
5. По каталогу подберите прибор водяного отопления соответствующей длины. При необходимости (например, батарея вышла чересчур длинной) разбейте этот размер на 2—3 прибора.

Пример расчета. Определим габариты стального радиатора для той же комнаты 15.75 м²: теплопотери — 2048 Вт, температура воздуха – 22 градуса, теплоносителя – 65 °C. Возьмем стандартные батареи высотой 500 мм, тип 22. По таблице находим q = 1461 Вт, выясняем общую длину панели 2048 / 1461 = 1.4 м. Из каталога любого производителя выбираем ближайший больший вариант – обогреватель длиной 1.5 м либо 2 прибора по 0.7 м.

Окончание первой таблицы — теплопередача 1 м длины радиаторов «Керми»

Совет. Наша инструкция на 100% верна для изделий компании Kermi. При покупке радиаторов другого бренда (особенно, китайского) длину панели стоит принимать с запасом 10—15%.

Отопительные приборы однотрубных систем

Важная особенность горизонтальной «ленинградки» — постепенное снижение температуры в основной магистрали из-за подмеса охлажденного батареями теплоносителя. Если 1 кольцевая линия обслуживает более 5 приборов, разница в начале и конце раздающей трубы может достигать 15 °C. Результат – последние радиаторы выделяют меньше теплоты.

Однотрубная схема закрытого типа — все обогреватели подключены к 1 трубе

Чтобы дальние батареи передавали помещению нужное количество энергии, при расчете отопительной мощности сделайте следующие поправки:

1. Первые 4 радиатора подбирайте согласно вышеприведенным инструкциям.
2. Мощность 5-го прибора увеличьте на 10%.
3. К расчетной теплоотдаче каждой последующей батареи прибавляйте еще 10 процентов.

Пояснение. Мощность 6-го радиатора повышается на 20%, седьмого – на 30 и так далее. Зачем наращивать последние батареи однотрубной «ленинградки», подробно расскажет эксперт на видео:

Напоследок несколько уточнений

Приборы отопления могут работать в различных условиях, подключаться по разным схемам. Эти факторы оказывают влияние на теплоотдачу обогревателей в режиме эксплуатации. Определяя мощность комнатных радиаторов, учтите несколько рекомендаций:

1. Если батарея подключается к трубопроводам по разносторонней нижней схеме, эффективность обогрева ухудшается. Добавьте к расчетному показателю мощности приборов 10%.
2. В комбинированных системах (радиаторная сеть + теплые водяные полы) конвекционные приборы играют вспомогательную роль. Основную отопительную нагрузку несут напольные контуры. Но расчетную теплоотдачу радиаторов занижать не следует, при нужде батареи должны полностью заменить теплые полы.
3. Домовладельцы нередко закрывают обогреватели декоративными экранами, даже зашивают гипсокартоном, оставляя конвекционные щели. В данном случае полностью теряется инфракрасное тепло, выделяемое нагретой поверхностью прибора. Соответственно, мощность батареи придется увеличить минимум на 40%.
4. Не устанавливайте 1—3 радиаторных секции, даже если по расчету вышло такое количество. Чтобы получить нормальный обогревательный прибор, нужно смонтировать минимум 4 ребра.
5. Незамерзающие жидкости уступают обычной воде по теплоемкости, разница составляет примерно 15%. При использовании антифризов наращивайте теплообменную площадь батарей на 10% (увеличивайте количество секций радиаторов либо размеры панелей).

При расчете радиаторов отопления учитывайте простое правило: чем ниже температура воды в подающей линии, тем большая площадь теплообменной поверхности нужна для обогрева комнат. Правильно подбирайте котельное оборудование и монтируйте системы, чтобы не приходилось решать проблемы путем наращивания батарейных секций.

Правильная схема отопления с теплоаккумулятором

Этапы установки теплоаккумулятора дома

Первым делом необходимо оценить несущую способность пола на месте установки. Она может оказаться недостаточной, поскольку вес ТА имеет довольно солидный. В таком случае необходимо соорудить бетонный фундамент. Поверх фундамента нужно уложить подсыпку из керамзита и уже на нее ставить бак.

Обвязка

В нашем примере применена схема обвязки с гидравлическим разделением, в которой ТА играет роль гидрострелки. Согласно ей, накопитель нужно подключать следующим образом:

1. С одной стороны – к котлу: подающий трубопровод (от котла) – к верхнему патрубку, обратный – к нижнему. При этом в обвязке котла, как обычно, делается перемычка с узлом подмеса, предотвращающим попадание в теплообменник холодной воды.
2. С другой стороны – к отопительному контуру, также снабженному перемычкой и узлом подмеса. Забор воды в контур должен осуществляться сверху, а возврат – снизу.

В каждый контур врезается по циркуляционному насосу. Тот, который установлен между ТА и котлом, прогоняет теплоноситель через теплогенератор, заряжая накопитель. Второй насос, установленный на стороне отопительного контура, гоняет теплоноситель через радиаторы.

Теплоаккумулятор – схема монтажа

Как только его температура опустится ниже определенной отметки, откроется клапан смесительного узла и в контур поступит из ТА новая порция горячей воды.

Настройка

Для правильного движения среды внутри теплоаккумулятора нужно добиться, чтобы насос между ТА и котлом прокачивал больше жидкости, чем второй агрегат.

Для того чтобы точно определить мощность каждого насоса, пришлось бы выполнить сложнейший гидравлический расчет, ведь сопротивления контуров значительно отличаются. На практике вместо этого предусматривают возможность регулировки производительности каждого нагнетателя, что дает возможность точно согласовать их работу.

1. Установить нагнетатели со ступенчато регулируемой скоростью вращения двигателя. Сегодня в продаже можно найти 3-скоростные циркуляционные насосы.
2. В точке подключения обратки отопительного контура к тепловому аккумулятору можно установить регулирующий вентиль. Меняя его проходное сечение, мы добьемся изменения расхода через циркуляционный насос отопительного контура.

Настройку производительности насосов осуществляют при полностью открытом смесительном клапане отопительного контура. При правильной балансировке температура на термометре со стороны отопительного контура должна быть ниже, чем на термометре со стороны котла.

Схема буферной емкости-аккумулятора тепла системы отопления, из нескольких баков

Некоторые умельцы делают сами или заказывают на стороне изготовление буферных баков из отрезков стальных труб большого диаметра — 300-800 мм. После установки на место баки утепляют.

Такие баки часто обходятся значительно дешевле, чем готовые буферные емкости, которые продаются на строительном рынке. Отсутствие защиты от коррозии в таких самодельных баках частично компенсируется увеличенной толщиной металла стенки.

Для защиты от электрохимической коррозии бак рекомендуется заземлить, а внутри бака разместить магниевый анод от промышленного водонагревателя.

Буферную емкость необходимого объема можно получить, соединив трубами два и более баков меньшего размера.

Верхнюю и нижнюю части баков соединяют между собой трубами диаметром не менее чем полтора дюйма.

Получается батарея баков, соединенных между собой подобно секциям батареи отопления.

К котловому и отопительному контурам батарея из баков подключается по диагональной схеме. Такое соединение обеспечивает одинаковое распределение температуры воды во всех баках буферной емкости.

Последний бак в батарее (бак № 2 на схеме) может выполнять функции гидравлического разделителя между радиаторной системой отопления и теплыми полами.

2 Устройство и принцип действия

В основу действия этого агрегата заложена высокая теплоемкость воды. Если в период максимальной мощности котла нагреть некоторое количество воды, тогда впоследствии ее энергетический потенциал можно будет использовать для нужд отопления.

Например, вода при остывании на 1° C может нагреть 1 м³ воздуха на 4° C. Самый простой теплоаккумулятор для котлов отопления представляет собой вертикальную емкость с четырьмя врезанными в разные стороны патрубками. Существуют теплонакопители с разнообразными аккумулирующими материалами:

• твердотельные;
• паровые;
• жидкостные;
• термохимические;
• с нагревательным элементом (ТЭНом).

С одной стороны корпуса два патрубка подсоединяются к трубопроводам котла, а с другой — к системе отопления. После запуска нагревателя циркуляционный насос начинает прокачивать теплоноситель через буферный бак.

В нижнюю часть накопителя поступает холодный теплоноситель, а в верхнюю — горячий. Из-за существенной разницы в плотности вода перемешиваться не будет, а горячий теплоноситель постепенно заполнит всю емкость.

На место горячего теплоносителя в буферную емкость через нижний патрубок из обратной линии трубопровода снова поступает остывшая вода. При использовании электрического котла схему отопления с теплоаккумулятором можно использовать в ночное время, когда действует льготный тариф.

Для чего нужен теплоаккумулятор, и как рассчитывается

Не для всех систем отопления теплоаккумулятор является необходимостью. Но вот владельца домов с электрическими или дровяными котлами – есть о чем задуматься.

Давайте для начала глянем на работу дровяного котла. Сразу бросается в глаза выраженная цикличность выработки тепловой энергии с чередованием различных этапов. От полного отсутствия поступления тепла при регулярной обязательной чистке камер и загрузке топки дровами, до максимальной теплоотдачи при выходе на полную мощность. И так далее – по устоявшемуся режиму работы системы.

Получается, что при активном горении дров тепло вырабатывается, скорее всего, с избытком, а при прогорании закладки его явно недостаточно. Теплоаккумулятор в такой ситуации помогает «сгладить эти синусоиды» — избыточное тепло в период активности накапливается, и по необходимости дозировано отдается в контур отопления.

Один из простейших вариантов обвязки твердотопливного котла с теплоаккумулятором

Электрические котлы относят к наиболее удобным и безопасным в эксплуатации, чрезвычайно простым и послушным в управлении. Но высокая стоимость электрической энергии «портит всю картину». Чтобы как-то снизить затраты, наверное, имеет смысл перенести работу электрического котельного оборудования на время действия льготных тарифов – на ночь. То есть в этот отрезок времени «накачивать теплом» теплоаккумулятор, а потом в течение дня постепенно расходовать созданный запас.

Кстати, наличие теплоаккумулятора – это большой плюс для тех, кто намеревается использовать альтернативные источники. Например, при желании к нему подключается и расположенный на крыше солнечный коллектор, который в погожий день может выдать очень существенный приток тепла.

Принцип устройства этого аккумулятора не столь сложен – по сути, это вместительный бак, заполненный водой. За счет высокой теплоёмкости воды он получает возможность накапливать тепло, которое потом рационально используется хорошо настроенной системой отопления.

Но какой объем такой буферной емкости необходим? Это необходимо знать хотя бы из тех соображений, чтобы предусмотреть свободное место в котельной для монтажа подобного крупногабаритного оборудования.

Для расчета имеется специальная формула, на основании которой был составлен онлайн-калькулятор, предлагаемый вниманию читателей.

Пояснения по проведению вычислений

Ля расчета пользователь должен указать в полях калькулятора несколько исходных величин.

Расчетное количество тепла, требуемое для полноценного отопления дома. По идее, хозяева должны располагать такой информацией, если живут в доме не первый год. Если нет, то придётся рассчитать, и с этим мы тоже поможем.

• Следующий параметр – паспортная мощность имеющегося котла. Следует прочувствовать разницу между этой и предыдущей величинами, так как их частенько путают.
• Период активности котла.

— Для твердотопливного – это известное владельцам по опыту обслуживания время прогорания дровяной закладки, то есть тот период, когда котел действительно поставляет тепло в общую «копилку».

— Для электрического – промежуток времени, на который запрограммирована работа котла в период действия льготного ночного тарифа.

• Коэффициент полезного действия котла – придется поискать в техническом описании модели. Иногда пишется сокращенно КПД, иногда обозначается греческой буквой η.
• Наконец, последние два поля калькулятора – это температурный режим работы системы отопления. То есть – температура в трубе подачи на выходе из котла, и в трубе «обратки» на входе в него.

Вот теперь осталось только нажать на клавишу «РАССЧИТАТЬ…» — и будет выдан результат в литрах и кубических метрах. От этого минимального значения и «пляшут» уже при выборе подходящей модели теплоаккумулятора. Такой прибор гарантированно обеспечит наиболее экономичную работу системы отопления.

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.

Что представляет собой теплоаккумулятор для котла отопления

Теплоаккумулятор представляет собой герметично закрытый бак, сделанный из черной стали. Она имеет четыре патрубки, к которым соединяются трубопроводы отопительной системы. Два патрубка находятся на верхней стороне, и еще два расположены на нижней стороне. Когда котел работает на полной мощности, он выделяет огромное количество энергии.

Но система не всегда нуждается в такой энергии. В этом случае буферная емкость просто забирает излишки тепла, затем возвращает его в систему, когда в ней не хватает тепла. Далее будет рассмотрен принцип работы теплоаккумулятора.

Как уже было сказано, устройство имеет два патрубка на верхней стороне, и еще два патрубка на нижней стороне. К одной из верхних патрубков подключается труба, по которой жидкость поступает в аккумулятор тепла. К одной из нижних патрубков подходит обратный трубопровод, по которому жидкость уже низкой температуры из бака поступает в котел. На этом трубопроводе устанавливается циркуляционный насос, который выкачивает всю холодную воду из бака, и направляет в котел. Так завершается первый контур.

Работает он следующим образом: когда котел приступит к действию, нагретая вода поступает в теплоаккумулятор, в которой имеется холодная вода. Из-за разницы температур они не смешиваются. Горячая вода будет оставаться сверху, а холодная вода — снизу. В это время включают насос, который начинает выкачивать холодную воду и направлять ее в сторону котла. Как только теплоаккумулятор наполняется горячей водой, циркуляционный насос прекращает свою работу.

Ко второму верхнему патрубку подходит труба, по которой вода выходит из бака и поступает в потребители, то есть в радиаторы. Ко второму нижнему патрубку подключается трубопровод, по которому вода из радиаторов поступает в аккумулятор тепла. На этом трубопроводе имеется циркуляционный насос. Так завершается второй контур.

В тот момент, когда котел прекращает свою работу, в теплоаккумуляторе уже имеется запас горячей воды. Насос направляет воду из системы отопления в сторону бака, которая, вследствие своей тяжести, остается в нижней части емкости, вытесняя горячую воду. Горячая вода выходит из бака через верхний патрубок, и поступает в радиаторы. Так, даже тогда, когда котел не работает, система снабжается горячей водой.

Это и есть весь принцип работы теплоаккумуляторов. Если говорить более коротко, то принцип работы заключается в следующем: бак накапливает лишнее тепло в себе, и отдает его системе, когда этого тепла не хватает.

Не во всех случаях рекомендуется использовать теплоаккумуляторы.

Далее будут представлены случаи, когда есть необходимость в установлении буферной емкости, и когда, все же, не рекомендуется устанавливать такую емкость.

1. Когда в отопительной системе используется твердотопливный котел. Не у всех есть возможность постоянно следить за горением топлива в топке. В этом случае бак может сгладить скачки, и держать температуру в помещении на постоянной отметке.
2. Если котел работает на электроэнергии, а тарифы на электричество различаются в разные времена суток. В этом случае бак может накопить тепло в те периоды, когда тарифы низкие.
3. Если источником энергии являются солнечные коллекторы. Бак накопит тепло в дневное время, и отдает его в ночное время, когда коллектор не работает.

В следующих случаях нет необходимости в использовании теплоаккумуляторов:

1. Когда тепло нужно лишь на короткое время. В этом случае нет необходимости греть помещение теплом, накопленным баком.
2. Если в системе источником тепла является газовый котел. Здесь теплоаккумулятор будет лишним.

Подключение теплоаккумулятора (буферной емкости) к системе отопления

Подключить теплоаккумулятор (буферную емкость) для отопления можно десятком разных способов. Есть самые простые — просто трубы подключить, есть сложнее, с большим количеством элементов, которые решают различные задачи. Разберем, как подключить теплоаккумулятор, по порядку, с возможностями схем, для разных потребителей. Рассмотрим плюсы и минусы каждой из схем.

Обвязка теплоаккумулятора: упрощенная схема

Буферную емкость ставят между водогрейной печью/котлом и системой отопления. В самом простом варианте подключают трубы напрямую, без каких-либо излишеств (см. рисунок ниже). Вот только лучше поставить отсечные краны на каждом из отводов — перед и после емкости. Это даст возможность отключать емкость, проводить ремонтные работы с баком и не сливать при этом теплоноситель из системы. Еще очень желательны фильтры.

В чем недостаток такой схемы подключения теплоаккумулятора для системы отопления? При поступлении в теплообменник котла теплоносителя с низкой температурой, образуется конденсат. Он состоит из очень едких жидкостей, которые разрушают металл. Испаряясь, этот конденсат оставляет толстый слой налета на теплообменнике, что очень сильно снижает эффективность (теплообменник хуже нагревается). Ситуация с холодной обраткой появляется во время старта системы, пока не нагрет теплоноситель. Так как в данной схеме греться должен весь объем, конденсат выпадает продолжительное время, что приводит к быстрому снижению эффективности отопления, разрушению теплообменника.

Самая простая схема подключения теплового аккумулятора к системе отопления

Второй недостаток этой схемы: вода в емкости может быть очень горячей — до 90°C и больше. Если подавать ее в радиаторы напрямую, в помещениях может быть слишком жарко, к тому же о нагретые до такой температуры радиаторы можно серьезно обжечься. На теплый водяной пол, такой горячий теплоноситель вообще давать нельзя — все расплавиться.

И, самое важное, в данной схеме нет циркуляционного насоса. То есть, движется теплоноситель по естественным причинам: благодаря уклону труб (не забудьте, кстати, о правильном уклоне) и разнице температур между подачей и обраткой. Но такое движение медленное и малоэффективное, особенно при понижении температуры в баке. Такая схема малоэффективна. Для того чтобы теплоноситель двигался быстрее, ставят циркуляционный насос.

Куда поставить циркуляционный насос

В большинстве схем обвязки теплоаккумулятора с циркуляционным насосом, он стоит в обратном трубопроводе перед котлом. В обратке — потому что тут ниже температуры, но можно поставить и на подаче. Современные насосы рассчитаны на прокачку теплоносителя до 110°C, так что они там неплохо себя чувствуют. Второй момент: при установке на подаче, насос не будет создавать дополнительное давление на теплообменник, что продлит срок его службы.

В любом случае при установке циркуляционного насоса в подаче или на обратке, возможность естественной циркуляции отсутствует. То есть, при отключении электроэнергии, циркуляция остановится, котел неминуемо закипит. Чтобы избежать этого, ставят четырехходовой клапан, через который организуют сброс перегретой воды в канализацию и подпитку холодной водой из ХВС. Так организуется аварийное охлаждение теплообменника и предупреждается закипание теплоносителя.

Один из способов избежать перегрева теплоносителя в котле отопления

Обратите внимание, что реализовывать эту схему можно только на стальных или медных теплообменниках. С чугунными — нельзя. При попадании холодной воды они могут лопнуть.

Есть и другой способ. Он более щадящий по отношению к теплообменнику (подходит и для чугунных) и требует меньше материалов. Можно сделать обвязку между котлом и теплоаккумулятором для отопления так, чтобы сохранить естественную циркуляцию. В таком случае при отключении электропитания котел не закипит — будет продолжать греть воду в емкости.

Для сохранения естественной циркуляции теплоносителя, насос ставят в отдельном, специально созданном контуре. Чтобы схема работала, в контуре ставят лепестковый обратный клапан большого сечения.

Так сохраняется естественная циркуляция даже при отсутствии электропитания

Когда не работает циркуляционный насос, он пропускает поток теплоносителя от ТА. При работе циркуляционного насоса, он своим напором подпирает клапан и теплоноситель идет через насос. На насос идет труба не менее дюйма в диаметре. Только в этом случае может сохраниться естественная циркуляция.

Решаем проблему конденсата

Логичное решение проблемы слишком холодной воды на обратке — добавить горячую с подачи. Реализуется это при помощи перемычки и установленного на отводе регулируемого трехходового смесительного клапана. Клапан должен быть смесительного типа: при достижении выставленной температуры, он плавно начинает сдвигать клапана в двух подключенных трубах. Таким образом получается постепенное и плавное изменение температуры.

Обвязка теплоаккумулятора: добавочный контур для подмеса теплой воды в обратку

Холодная вода в обратном трубопроводе появляется в нескольких случаях: при разгоне котла, когда вода в теплоаккумуляторе сильно остыла (после простоя), а котел в работе. Давайте рассмотрим, как работает эта схема подключения аккумулятора тепла в обоих случаях. Движение теплоносителя показано на иллюстрациях ниже.

Пока котел не разогрелся, теплоноситель совсем холодный. В этом случае трехходовой клапан перекрывает поток теплоносителя на ТА и он движется по малому кругу (рисунок внизу, верхняя левая картинка). Прогрев происходит быстро, так как воды мало, время, образования конденсата минимально. На рисунке принято, что трехходовой клапан настроен на 55°C. Пока вода в малом круге не достигнет этой температуры, она так и циркулирует в нем.

Когда теплоноситель в малом кольце разогревается до 55°C, клапан сдвигает заслонки, включается в работу теплоаккумулятор для отопления. В этом случае одновременно идут три потока (правый рисунок в верхнем ряду):

• малый, как на первой картинке;
• часть теплоносителя идет на ТА через клапан;
• из ТА по обратке, через клапан, на насос и в теплообменник котла (третий круг).

В таком положении все находится до тех пор, пока теплоноситель в баке не прогреется до выставленной температуры (в данном случае до 55°C).

Как работает трехходовой смесительный клапан в схеме с ТА

Когда температура в баке достигает 55°C, трехходовой клапан отсекает подмес. Жидкость движется по большому кругу (нижний рисунок):

• подача — не заходя на клапан — в ТА;
• обратный поток — через клапан, на насос, в котел.

В таком состоянии все работает до тех пор, пока горит топливо. Чтобы обвязка теплоаккумулятора была завершенной, добавим контролирующие элементы — в трубопровод подачи устанавливается группа безопасности: манометр, предохранительный (аварийный) клапан сброса давления, автоматический воздухоотводчик. Для установки аварийного клапана, в некоторых котлах есть специальные штуцера. В противном случае аварийный клапан ставят с остальными компонентами сразу на выходе котла — до первого ответвления.

Окончательный вид обвязки ТА со стороны котла (группа безопасности не нарисована, стоит на подаче после котла)

Еще устанавливается расширительный бак мембранного типа. Он будет принимать в себя лишнюю воду по мере расширения (при нагреве жидкости увеличиваются в объеме). Теплоаккумулятор для отопления к котлу мы подключили. На этом обвязка теплоаккумулятора со стороны котла окончена.

Подключение ТА к потребителям

С другой стороны теплоаккумулирующую емкость надо подключить к системе отопления. Если подключаем только радиаторы, все просто — с одного из верхних выходов идет труба в трубопровод подачи, в нижний подключаем обратку. Но, в этом случае, возможен перегрев радиаторов. Когда вода в баке нагрета до температуры выше 60°C, это может быть опасным, а температура может быть 90°C и даже выше. При касании к таким горячим радиаторам, высока вероятность получения нешуточного ожога. К тому же в помещении явно будет жарко.

Подключение радиаторов

Чтобы избежать подачи слишком горячего теплоносителя, ставят еще один трехходовой смесительный клапан. Схема работает также как описано выше. Выставляем на регуляторе требуемую температуру, например, 50°C. Как только теплоноситель в подаче будет горячее, клапан откроет подмес воды из обратки.

Одна из выгод установки теплоаккумулятора — возможность приготовления ГВС в той же емкости (средняя картинка на рисунке ниже). Для этого в бак встраивают теплообменник или емкость. Его выход подключают к гребенке горячего водоснабжения.

Схемы обвязки буферной емкости со стороны системы отопления

Так как и в этом случае тоже возможен перегрев, тут также необходим узел подмеса. Вот только добавлять надо холодную водопроводную воду. Реализуется этот узел при помощи еще одного трехходового смесительного клапана. Выход от холодного водопровода подключаем к смесительному трехходовому клапану ГВС. Чтобы при отсутствии разбора горячей воды она не попадала в гребенку холодной воды, на линии подачи от ХВС ставим обратный клапан.

Эта схема обвязки теплоаккумулятора имеет существенный недостаток: когда горячая вода не используется, вода в трубах остывает. Чтобы «добыть» теплую, приходится сливать остывшую просто в канализацию. Это неудобно, так как приходится ждать, и неэкономно. Для решения проблемы, от последней точки разбора тянут обратную линию, в которой устанавливают свой циркуляционный насос. Этот контур называется рециркуляционным. Пока кран нигде не открыли, вода бегает по кругу. Таким образом, из всех кранов постоянно идет теплая вода. Обратите внимание на установку обратных клапанов — они обязательны для работоспособности схемы.

Обвязка теплоаккумулятора для индивидуального отопления со всеми функциональными элементами и арматурой

Для окончательной проработки схемы надо еще оговорить место установки арматуры. Это автоматические воздухоотводчики, которые ставят в самых высоких точках системы. Еще нужны запорные краны. Их устанавливают возле каждого крупного функционального узла так, чтобы при необходимости, можно было перекрыть краны и снять оборудование для ремонта или профилактики.

Как запитать теплый водяной пол

К теплоаккумулятору можно очень неплохо подключить и теплый пол. Обвязка в этом случае ничем не отличается от случая с радиаторами. Нужен тот же узел подмеса со смесительным трехходовым клапаном, но настроен он должен быть на более низкую температуру — не выше +40°C. В этом случае можно подключить теплый пол без смесительного узла — температура должна контролироваться при выходе из котла. Но можно и перестраховаться — поставить второй смесительный узел на распределительном коллекторе теплого пола.

Обвязка теплоаккумулятора с теплым водяным полом (в зеленом контуре)

Есть и второй вариант обвязки теплоаккумулятора с теплым полом — подавать той же температуры теплоноситель, что идет на радиаторы. Понижать ее будет смесительный узел. Хлопот и затрат меньше (нужны только тройники для отвода от основной магистрали), но и надежность такого решения ниже. Хотя, справляется же это оборудование с теплоносителем, который подает обычный котел.

Правильная схема отопления с теплоаккумулятором

Многие хозяева часто сталкиваются с вопросом касательно того, что такое тепловой аккумулятор, используемый в отопительной системе, и как он функционирует. Об устройстве этих механизмов, а также о том, как должно проходить подключение теплоаккумулятора к котлу, далее и пойдет речь.

Функциональные особенности теплоаккумулятора

Аккумуляторный отопительный бак внешне представляет собой высокую емкость цилиндрической или квадратной формы, оснащенную несколькими патрубками, расположенными на разном уровне. Объем такого резервуара может составлять от 20 до 3000 литров, однако наиболее распространенными образцами являются модели от 0,3 до 2 м³.

Функциональность такого оборудования является действительно высокой и отличается следующими признаками:

• конструкция может быть оснащена большим числом патрубков (от четырех до нескольких десятков). Влияет на это, в первую очередь, то, какой конфигурацией обладает система отопления с теплоаккумулятором, а также то, сколько контуров в ней имеется;
• это оборудование можно оснастить теплоизоляцией, которой может выступать такие традиционные материалы, как минеральная вата или вспененный полиуретан. При этом правильнее будет изолировать бак даже в том случае, если он располагается в отапливаемом помещении, поскольку это позволит избежать непредвиденных потерь тепла;
• материалом для изготовления стенок теплового аккумулятора своими руками могут послужить такие элементы, как черная или нержавеющая сталь. Второй материал обеспечит оборудованию более долгий срок службы, однако приобрести его будет дороже;
• существует возможность разделения конструкции бака на сообщающиеся сегменты, отделенные друг от друга расположенными горизонтально перегородками. Данная мера позволяет теплоносителю иметь примерно одинаковую температуру в той или иной части механизма;
• бак может быть оснащен особыми фланцами, предназначенными для установки ТЭНов (трубчатых электронагревателей). Их использование может допускать возможность того, что весь аппарат будет функционировать по принципу электрического котла;
• в том случае, если оборудуется теплоаккумулятор с теплообменником, емкость аккумулятора может выполнять функцию приготовления горячей воды, пригодной дл питья. При этом теплообменник в этом случае может быть как обычным проточным пластинчатым, так и накопительным баком внутри резервуара. Так или иначе, расчет теплоаккумулятора для отопления не предусматривает большие затраты на нагрев воды для этих целей;
• снизу агрегата может находиться еще один теплообменник, предназначенный для установки коллектора солнечного тепла. Монтируется он внизу системы потому, что эффективную теплоотдачу можно обеспечить даже при условии, если производительность коллектора будет невысокой, к примеру, в вечернее время. Читайте также: “Солнечная батарея для нагрева воды своими руками”.

Использование теплоаккумуляторов для твердотопливных котлов

Для котлов такого типа схема отопления с теплоаккумулятором предусматривает такой режим работы, при котором топливо сможет по возможности сгорать без какого-либо остатка, а мощность оборудования, равно как и его КПД, будут максимальными. Для того чтобы отрегулировать мощность оборудования, можно ограничить подачу воздуха к камере сгорания.

Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу предусматривает такую систему, при которой:

• тепло, производимое работающим при максимальной мощности котлом, направляется непосредственно к резервуару с водой для ее нагрева;
• по окончании полного сгорания топлива теплоноситель не прекращает циркулировать по системе от бака накопления до радиаторов, постепенно забирая у него тепловую энергию. Читайте также: “Схема подключения твердотопливного котла к системе отопления”.

Как результат, растапливать котел придется гораздо реже, что позволит сэкономить значительную часть времени и физических сил.

Тепловой аккумулятор для электрокотла

Самодельный теплоаккумулятор отопления, используемый вместе с котлом, работающим от электричества, также может обеспечить некоторую выгоду, несмотря на то, что большинство современных электрокотлов не требует тщательного ухода и прекрасно функционируют без чьего-либо вмешательства. Читайте также: “Самодельный пиролизный котел”.

Особую пользу такая система будет нести при условии ночного тарифа. Так, в темное время суток стоимость на электроэнергию может быть значительно меньшей по сравнению с дневной ценой на киловатт-часы.

Поэтому функционирование аккумулятора отопления проходит по следующей схеме:

1. В ночное время автоматизированный котел самостоятельно включается в нужное время, при этом нагревая аккумулятор отопления до температуры, равной 90°.
2. Днем все полученное тепло расходуется на обогрев жилища. При этом регулировать расход воды можно, настроив желаемым образом производительность насоса циркуляции. Читайте также: “Как установить тепловой аккумулятор для отопления разными видами котлов”.

Системы многоконтурного отопления с теплоаккумуляторами

Еще одно неоспоримое достоинство бака накопления – это потенциальная возможность эксплуатировать его как гидрострелку (прочитайте: “Гидрострелка для отопления”).

Подобная функция является очень нужной, так как ввиду того, что корпус бака оснащен как минимум четырьмя патрубками, появляется возможность отбирать теплоноситель с нужной температурой на том или ином уровне накопительного бака. Это даст возможность оборудовать качественный контур с высокой температурой, оборудованный радиаторами, а также отопление с низкими температурами, как, например, в теплом полу.

Однако не стоит забывать и о насосах, имеющих схемы контроля нагрева, поскольку температура на разных уровнях накопительного резервуара в разное время суток, как известно, отличается.

Правила установки и расчет

Принцип подключения теплоаккумулятора является таким же, как и у гидрострелки, а основное отличие заключается только в теплоизоляции и объеме. Эти механизмы нужно монтировать между двумя трубопроводами, идущими от котла – обратным и подающим. Подающий элемент подключается к верхней части резервуара, в то время как обратный – к нижней. Читайте также: “Как подобрать теплоаккумулятор для котлов отопления – принцип работы, преимущества использования”.

Для того чтобы рассчитать тепловую емкость устройства, можно воспользоваться следующей формулой: Q = mc (T2-T1). В данном случае Q – это количество накопленного тепла, m – масса, которой обладает вода в емкости, c – показатель удельной теплоемкости, измеряемый в Дж/(кг*К) и равный 4200, а Т2 и Т1 – исходный и конечный параметр температуры воды. Читайте также: “Как работает буферная емкость для отопления – преимущества, правила выбора и использования”.

Пример использования теплоаккумулятора в схеме отопления:

Обвязка твердотопливного котла отопления схема с теплоаккумулятором

Твердотопливные котлы – отличное оборудование для отопления частного дома в сельской местности или в пригороде, вдали от газовых магистралей. Как и любое другое оборудование котлы на твердом топливе претерпевают изменения, модифицируются и усовершенствуются, поэтому современные модели представлены пиролизными аппаратами, котлами с теплоаккумуляторами, пеллетным оборудованием, оснащены автоматикой и средствами контроля параметров. Стандартная схема отопления с теплоаккумулятором заслуживает особого внимания, так как экономит топливо, которое и без того стоит недешево – ведь платить приходится не только за дрова, торф, пеллеты или уголь, но и за их доставку. Теплоаккумулятор для электрических и твердотопливных котлов отопления эффективнее себя проявит, если подсчет электроэнергии ведется по дневному и ночному тарифам. Отопительное оборудование с тепловым аккумулятором

1. Устройство отопления с ТА
2. Схема обвязки с тепловым аккумулятором
3. Как рассчитать требуемый объем теплоаккумулятора

Устройство отопления с ТА

Тепловой аккумулятор (ТА) для котлов отопления – составная часть отопительной системы, работающая на увеличение временного отрезка между циклами подачи топлива в топочную камеру. Конструктивно это герметичная утепленная емкость большого объема, наполненная теплоносителем из системы отопления, который постоянно циркулирует по контуру (контурам). В качестве теплоносителя используются традиционные жидкости – дистилированная вода, антифриз, водно-глюколевые растворы.
” alt=””>

Единственная особенность, которую обязательно нужно учитывать при принятии решения о включении в схему ТА – объем отапливаемых помещений. Чем он меньше, тем меньше смысла в установке теплоаккумулятора – мощности котла и нагревательных приборов (радиаторов, батарей) вполне достаточно для обогрева небольших помещений. Как функционирует отопление с тепловым аккумулятором – упрощенная схема подключения:

1. Теплоаккумулятор включается в разрыв между котлом и трубной разводкой, то есть, нагретая в котле жидкость сразу направляется в емкость;
2. Из аккумулятора горячая жидкость перетекает в отопительные приборы посредством трубной разводки;
3. По обратной подаче жидкость снова направляется в аккумулятор, а из него – в котел для нового цикла нагревания.

Принципиальная схема работы отопления с тепловым аккумулятором

Потоки подачи и обратки должны постоянно смешиваться – это условие эффективной работы теплового аккумулятора. Но нагретый теплоноситель поднимается вверх, а остывший – опускается вниз, поэтому сложность обеспечения работоспособности системы заключается в том, чтобы создать такие условия, при которых некоторый объем горячей жидкости опускался на дно аккумулятора для нагрева остывшей жидкости из обратки. Заряженный аккумулятор – это резервуар, в котором весь объем теплоносителя имеет одинаковую температуру.

После сгорания очередной порции твердого топлива котел перестает нагревать воду, и начинает работать ТА. Горячий теплоноситель продолжает двигаться в системе, отдавая тепло и охлаждаясь в батареях. Циркуляция будет продолжаться до тех пор, пока теплоноситель не остынет полностью, или в котел не загрузится новая порция дров или угля.

При наличии системы автоматики критическое охлаждение теплоносителя не допускается, так как подача твердого топлива в системе отопления с твердотопливным котлом контролируется датчиками температуры: при достижении определенного значения, означающего, что котел перестал поддерживать горение, датчик подает сигнал в исполнительную систему, которая открывает задвижку подачи топлива – угля, пеллет или торфа. Автоматическая загрузка топлива в твердотопливный котел

Недостатки работы системы отопления с теплоаккумулятором для дачных и садовых домиков с сезонным проживанием:

1. Помещения прогреваются дольше;
2. Из-за маленьких размеров ТА увеличивается объем отопительного контура, поэтому самый дешевый теплоноситель для таких систем – вода. Антифриз и другие синтетические жидкости обойдутся слишком дорого.

” alt=””>
Но каждый раз по приезде вновь наполнять систему водой – занятие хлопотное, а, если выездите на дачу два-три раза в месяц – просто бессмысленное. Поэтому в ТА встраиваются дополнительные стальные спиральные трубы, выполняющие роль отопительных контуров. Теплоноситель, протекающий по спиралям, не контактирует с теплоносителем в ТА, а является отдельным и автономным контуром отопления или ГВС. Реализацией такого несложного приема можно добиться универсальности применения любого котла, даже простейшего одноконтурного. Причем КПД такого оборудования будет использован максимально.

Теплоаккумулятор со спиралевидным контуром

Роль таких пассивных спиралей могут выполнять и активные элементы – электрические ТЭНы, которые могут подключаться к электрической сети или быть автономными – работать от энергии солнца (солнечных аккумуляторов). Такой способ нагрева теплоносителя или ГВС считается вспомогательным.

Схема обвязки с тепловым аккумулятором

Схем отопления с твердотопливным котлом и теплоаккумулятором можно разработать сколько угодно – все будет зависеть от реальных условий эксплуатации отопления, расположения помещений, их площади, применяемого оборудования, и т.д. Традиционная и стандартная обвязка твердотопливного котла отопления схема с теплоаккумулятором работает следующим образом:

На рисунке ниже стрелками указаны перемещения теплоносителя по системе, при этом обратка вверх двигаться не может. Чтобы забирать теплоноситель из обратки, в схему включается циркуляционный насос между аккумулятором и котлом, который перекачивает больше жидкости, чем насос до ТА. Таким образом, образуется перепад давлений в трубах, и жидкость забирается из трубы обратной подачи в резервуар. Небольшой недостаток этой схемы заключается в том, что контур будет нагреваться дольше. Простейшая схема обвязки с теплоаккумулятором

Для уменьшения этого временного отрезка реализуется такое устройство отопления (рисунок ниже по тексту) с замкнутым циклом прогревания котла. Работает схема так: теплоноситель не поступает из ТА в котел до тех пор, пока она не нагреется в рубашке котла до заданной температуры. После достижения заданного значения некоторый объем жидкости из трубы подачи поступает в аккумулятор, а часть смешивается в системе с жидкостью из ТА, и снова подается в котел. Обвязка теплоаккумулятора с контуром прогревания котла

В результате реализации такой схемы котел всегда принимает нагретую жидкость, что поднимет его КПД, уменьшает время прогрева отопительного контура и позволяет организовать автономный режим работы включением двух байпасов:

1. При неработающем насосе и перекрытом вентиле нижнего байпаса работает обратный клапан;
2. При неработающем насосе и обратном клапане работает нижний байпас.

” alt=””>
Из-за высокого сопротивления обратного клапана потоку теплоносителя его можно не включать в схему:

Обвязка без обратного клапана для системы с естественной циркуляцией теплоносителя

При аварийном отключении электричества шаровый вентиль открывается вручную. При работе схемы только с принудительной циркуляцией теплоносителя обвязка с ТА делается по следующей схеме: Обвязка для системы с принудительной циркуляцией теплоносителя

Как рассчитать требуемый объем теплоаккумулятора

Слишком большой или слишком маленький резервуар для накопления тепла в виде нагретого теплоносителя– это неэффективное решение, поэтому требуемый объем резервуара подлежит математическому расчету, точные результаты которого получить сложно из-за приблизительных первоначальных данных – тепловых потерь в помещении, свойств утеплителя стен и фундамента дома, теплоизолирующих качеств стройматериалов стен, перекрытий и перегородок, этих же параметров оконных и дверных проемов. Но приблизительно провести расчет теплоаккумулятора все же можно, и рассчитан такой прием именно на незнание точных тепловых потерь здания, тем более, если его только предстоит построить.

Выбор размеров и объема резервуара под тепловой аккумулятор можно сделать, отталкиваясь от следующих параметров:

1. Общая площадь отапливаемых помещений;
2. Тепловая мощность нагревательного оборудования.

Эти два параметра и определяют объем ТА.

Допустим, необходимо вычислить объем теплового аккумулятора для отопительной системы, исходя из отапливаемой площади помещения. Формула для расчета простая: площадь в квадратных метрах умножается на четыре (Sx 4). Например, для дома общей отапливаемой площадью 50 м 2 потребуется резервуар на 200 литров. При таком объеме ТА, как показывает практика, загружать котле твердым топливом можно всего одни раз в сутки. Это – очень хорошая экономия и очень хороший КПД.

Расчет объема теплоаккумулятора отопления

Знающие хозяева скажут, что можно просто установить пиролизный котел, который будет работать так же. Но работа такого котла немного сложнее и менее эффективна, так как:

1. Сначала топливо возгорается и разгорается;
2. Затем ограничивается подача воздуха;
3. Последним активируется тление топлива (пиролиз).

При возгорании топлива температура теплоносителя резко возрастает, а пиролизный процесс поддерживает ее на заданном уровне, причем во время протекания пиролиза много тепловой энергии просто исчезает в трубу дымохода, не обогревая почти ничего. Еще один минус – при открытой системе отопления на пиках разогрева теплоноситель может закипать и выплескиваться из расширительного бачка, а при использовании ПВХ труб для разводки отопления они быстрее выходят из строя от высокой температуры.

Как рассчитать теплоаккумулятор для твердотопливного котла и выполнить его обвязку

Использование аккумуляторов тепла для системы отопления позволяет оптимизировать сжигание твердых видов топлива в котлах. Простыми словами, при наличии буферной емкости – теплоаккумулятора домовладельцу не нужно часто посещать котельную, а дрова будут сгорать в оптимальном режиме. Но для этого емкость нужно правильно подобрать, а потом и состыковать с отопительным оборудованием, что обязательно вызовет затруднения у несведущего человека. Поэтому стоит подробно разобраться, что собой представляет теплоаккумулятор для твердотопливного котла, как его подобрать и подключить к отоплению частного дома.

• 1 Что такое буферная емкость
• 2 Расчет буферной емкости
• 3 Подбор теплоаккумулятора
• 4 Схемы подключения
  • 4.1 Альтернативная схема
• 5 Заключение

Что такое буферная емкость

На самом деле теплоаккумулятор, предназначенный для системы отопления, — это обычный металлический бак расчетной вместительности, укрытый теплоизоляционным слоем. В простейших моделях заводского изготовления есть только патрубки для подключения теплоносителя, да гильзы под установку термометров. В буферных емкостях подороже термометры уже встроены, а самые дорогие изделия оснащаются теплообменниками в виде змеевиков. Устройство такого теплоаккумулятора показано на рисунке:

Как видно, конструкция буферной емкости не отличается особой сложностью, оттого разные мастера — умельцы приспособились ее делать своими руками, о чем рассказано в отдельной теме.

Назначение змеевиков – подогрев воды для обеспечения ГВС и присоединение альтернативных источников тепловой энергии – солнечных коллекторов. Понятно, что данная функция востребована лишь при благоприятных погодных условиях в регионе проживания. В целом же буферная емкость для котла отопления призвана решать такие задачи:

1. Создание условий для работы ТТ-котла с максимальным КПД и минимальными выбросами в атмосферу.
2. Комфортная эксплуатация теплогенератора, когда не нужно подбрасывать дрова в топку каждые 4—6 часов, включая ночное время.
3. Подогрев и подача воды питьевого качества 1—2 потребителям (опция).

Большинство производителей отопительного оборудования, работающего на твердом топливе, в прилагающейся документации указывают, что крайне желательно выполнить подключение к ТТ-котлу теплоаккумулятора. Причина такова: агрегат достигает наибольшей эффективности при режиме работы, близком к максимальному. А поскольку излишек вырабатываемого тепла нужно куда-то поместить до подачи в систему отопления, понадобится буферная емкость с водой.

Не имея термоаккумулятора, мы стараемся всячески «придушить» тепловой агрегат, ограничивая подачу воздуха для горения. Мало того что это снижает его КПД до 40% (как у буржуйки), но и вызывает выброс в атмосферу токсичного угарного газа. Из-за этого часть европейских стран запретили сжигание древесины и угля в котлах отопления без буферной емкости.

С более редкими посещениями помещения топочной все понятно: накопленное в баке тепло еще долгое время будет расходоваться на обогрев дома при условии, что его объем правильно рассчитан. Кроме того, при совместной работе твердотопливного котла в паре с теплоаккумулятором вероятность перегрева и закипания воды в рубашке агрегата сводится практически к нулю.

Помимо взаимодействия с дровяными теплогенераторами, можно использовать теплоаккумуляторы и с электрическими котлами. Это имеет смысл, когда ночью потребляемая электроэнергия считается по тарифу, что в 2—3 раза ниже обычного. За промежуток времени, пока действует этот тариф, электроустановка сможет полностью «зарядить» тепловой аккумулятор, а он станет отдавать эту энергию на обогрев дома в течение дня.

При таком варианте результаты предыдущего расчета мощности электрического котла придется удвоить, чтобы его теплоотдачи хватило на обогрев дома и загрузку бака по ночному тарифу.

Расчет буферной емкости

Основной критерий, по которому выбирается буферная емкость для твердотопливного котла, — это ее объем, определяемый расчетом. Его величина зависит от таких факторов:

• тепловая нагрузка на отопительную систему частного дома;
• мощность котла отопления;
• предполагаемая длительность работы без помощи источника тепла.

Перед тем как рассчитать вместительность теплоаккумулятора, нужно прояснить все перечисленные моменты, начиная со средней тепловой мощности, что потребляет система в течение зимнего периода. Максимальную мощность принимать для расчета не следует, это приведет к увеличению размеров бака, а значит, и к повышению стоимости изделия. Лучше несколько дней в году претерпеть неудобства и загружать топку чаще, нежели платить сумасшедшую цену за большой теплоаккумулятор, который будет использоваться нерационально. Да и места он займет слишком много.

Мнение эксперта. Для обеспечения тепловой энергией дома площадью 200 м² достаточно буферной емкости, вмещающей 1 т теплоносителя, а это объем 1 м³. Утверждение верно для средней полосы Российской Федерации, в более южных или северных регионах расклад будет другим.

Невозможна нормальная работа системы отопления с теплоаккумулятором, когда источник тепла имеет малый запас по мощности. В этом случае «зарядить» батарею полностью не удастся никогда, поскольку теплогенератор должен одновременно обогревать дом и загружать емкость. Помните, что подбор твердотопливного котла для обвязки с теплоаккумулятором предполагает двукратный запас по тепловой мощности.

Алгоритм расчета предлагается изучить на примере дома площадью 200 м² при длительности простоя котла 8 часов. Предполагается, что вода в баке нагреется до 90 °С, а в процессе работы отопления остынет до 40 °С. Для обогрева такой площади в наиболее холодное время понадобится 20 кВт теплоты, а среднее ее потребление составит около 10 кВт/ч. Значит, батарея должна накопить 10 кВт/ч х 8 ч = 80 кВт энергии. Дальше расчет объема теплоаккумулятора для твердотопливного котла ведется через формулу теплоемкости воды:

m = Q / 1.163 х Δt, где:

• Q – расчетное количество тепловой энергии, которое надо накопить, Вт;
• m – масса воды в резервуаре, кг;
• Δt – разница между начальной и конечной температурами теплоносителя в баке, равна 90 – 40 = 50 °С;
• 163 Вт/кг °С или 4.187 кДж/ кг °С – удельная теплоемкость воды.

Для рассматриваемого примера масса воды в теплоаккумуляторе составит:

m = 80000 / 1.163 х 50 = 1375 кг или 1.4 м³.

Как видите, в результате вычислений размеры буферной емкости выходят больше, чем рекомендует эксперт. Причина проста: для расчета были взяты неточные исходные данные. На практике, особенно когда дом хорошо утеплен, средний расход теплоты на площадь 200 м² будет меньше, чем 10 кВт/ч. Отсюда вывод: чтобы правильно рассчитать размеры теплоаккумулятора для твердотопливного котла, необходимо использовать более точные исходные данные по потреблению тепла.

Для справки. Существует и укрупненный способ расчета, согласно которому на каждый кВт тепловой мощности котла приходится 25 л объема теплоаккумулятора.

Подбор теплоаккумулятора

Остальные критерии выбора емкости не столь важны и в основном касаются разных опций. Одна из них – встроенный змеевик, нагревающий воду для хозяйственных нужд. Может оказаться полезной, если нет других средств подогрева, но для больших расходов в сети ГВС этот способ точно не подойдет. Кроме того, теплообменник отнимет часть «заряда» теплоаккумулятора, уменьшив время автономной работы отопления.

Полезная опция – встроенный в верхнюю часть бака ТЭН, способный поддерживать температуру теплоносителя на определенном уровне. Благодаря электрическому подогреву система не разморозится в случае аварии и даже сможет обогревать дом какое-то время после того, как аккумулятор «разрядился», а котел еще не запущен.

Второй змеевик для подключения гелиосистемы полезен лишь в южных регионах, где солнечная активность позволит загрузить теплоаккумулятор. А вот на что стоит обратить внимание при подборе, так это рабочее давление резервуара. Надо учитывать, что большинство твердотопливных котлов рассчитано на давление в рубашке до 3 Бар, значит, и буферная емкость должна спокойно выдерживать столько же.

Схемы подключения

Способов обвязки котла твердотопливного с теплоаккумулятором и системой отопления существует немало. Но все они производные от базовой схемы, изображенной ниже. С ее помощью легко разобраться, как эти агрегаты работают в паре, а после все смонтировать своими руками.

Источник тепла, работающий на твердом топливе, имеет традиционный котловой контур со смесительным узлом, чья задача – не допустить подачу холодного теплоносителя в котел. Затем подающий и обратный трубопроводы подключены к буферной емкости, соответственно, сверху и снизу. Таким же образом к теплоаккумулятору присоединяется система отопления, тоже оснащенная узлом смешивания. Его цель – поддерживать в системе требуемую температуру воды, подмешивая часть горячего теплоносителя при необходимости.

Важный момент. Фактическая производительность циркуляционного насоса котлового контура должна быть немного выше, чем у насосного агрегата отопительной сети. Соблюдение этого условия позволит потокам внутри теплоаккумулятора двигаться в правильном направлении (показаны на схеме белыми стрелками).

На самом деле сетевой насос будет мощнее котлового и вот почему. Сопротивление сети трубопроводов и радиаторов выше, нежели 3—5 м трубы от твердотопливного котла до теплоаккумулятора. Более высокая мощность и напор нужны агрегату, чтобы преодолеть это сопротивление. Поэтому более слабый насос котлового контура сможет обеспечить больший расход, надо только верно настроить оба агрегата. Есть 2 варианта решения вопроса:

1. При использовании 3-скоростных насосов можно настроить их производительность переключением скоростей.
2. Поставить на входе обратки из системы в буферную емкость балансировочный вентиль, которым и производить регулировку.

Одновременный прогрев отопительных приборов и послойная загрузка теплоаккумулятора возможна, когда потоки внутри бака движутся по горизонтали с небольшим преобладанием со стороны твердотопливного котла. Возникает вопрос – как это проверить? Возникает ответ: на обеих вводах обратки в бак надо поставить термометры (как на схеме) и выполнять регулировку, переключая скорости насосов или вращая балансировочный вентиль. Важное условие: трехходовой клапан отопительной сети нужно полностью открыть вручную.

Регулировкой необходимо добиться, чтобы температура на входе в теплоаккумулятор (Т1) была меньше, чем на его выходе (Т2). Это означает, что часть горячей воды идет на «зарядку» батареи. Подробнее обо всех моментах вы сможете узнать от эксперта, просмотрев видео:

Альтернативная схема

Данная схема обвязки буферной емкости и твердотопливного котла предложена одним из участников популярного форума. Ее особенность состоит в том, что при отключении электроэнергии работоспособность схемы сохраняется, хотя за это приходится расплачиваться увеличенными диаметрами стальных труб. Ниже на рисунке изображено подключение теплоаккумулятора к закрытой системе отопления, но при монтаже ее лучше сделать открытой, о чем говорит и сам автор.

Вкратце суть такова: благодаря Т-образному вводу сверху бака происходит одновременный нагрев радиаторов и «зарядка» термоаккумулятора, сделанного своими руками. Насосом котлового контура управляет накладной датчик на подающей магистрали, включая агрегат по достижении в нем температуры 60 °С. Циркуляция в сети зависит от комнатного термостата, с которым связан сетевой насос.

Примечание. Предложенная схема обвязки проверена ее создателем на собственном опыте. Все подробности ее монтажа и эксплуатации описаны автором на форуме

Заключение

Нельзя отрицать тот факт, что теплоаккумулятор улучшает условия эксплуатации обычного твердотопливного котла. Последний сжигает топливо с максимальным КПД, а после прогрева число походов в котельную сокращается до минимума. Другое дело, что данное удовольствие – не из дешевых, из-за чего львиная доля работающих в частных домах аккумуляторов – самодельные.