Как сделать теплоаккумулятор для отопления своими руками

Теплоаккумулятор встраивается в систему отопления для того, чтобы температура во всей квартире или в доме была равномерной, а теплоноситель отдавал свое тепло постепенно. Это удается получить за счет того, что в теплоаккумуляторе очень быстро накапливается тепловая энергия, которая вырабатывается в процессе работы твердотопливного котла.

Калькулятор расчета объема теплоаккумулятора – с необходимыми пояснениями

Чтобы работа системы отопления была максимально экономичной, но, естественно, без потери своей эффективности, имеет смысл аккумулировать выработанное ею тепло, не востребованное в текущий момент, с тем расчётом, чтобы использовать его в то время, когда котел «отдыхает». Эта проблема решается установкой теплоаккумулятора с соответствующей обвязкой.

Калькулятор расчета объема теплоаккумулятора

А как определить, какой объём воды потребуется, чтобы гарантированно сберечь весь выработанный котлом тепловой потенциал? Для этого имеется специальный алгоритм, и он воплощен в размещенный ниже калькулятор расчета объема теплоаккумулятора.

Необходимые пояснения будут приведены ниже.

Калькулятор расчета объема теплоаккумулятора

Перейти к расчётам

На чем строится и как проводится расчет?

Безусловно, монтаж, запуск и отладка сложной системы отопления должны проводиться специалистами, иак как существует множество нюансов, который может знать только опытный мастер. Тем не менее, минимально необходимый объем теплоаккумулятора можно рассчитать самостоятельно хотя бы с тех позиций, чтобы предусмотреть место, достаточное для его установки.

Особую важность теплоаккумулятор приобретает в системах отопления, в которых основными источниками тепла выступают твердотопливный или электрический котлы.

  • Функционирование котла, работающего на твёрдом топливе, имеет особенность – своеобразную цикличность. Заправка его топливом проводится с определенной периодичность. В процессе активного горения выработанное тепло может быть избыточным, невостребованным в текущий момент, так как хорошо настроенные контура со своими термостатическими регуляторами возьмут ровно столько, сколько им требуется. А вот после прогорания топлива, до очередной загрузки, следует период простоя, и в этот промежуток времени как раз и пригодится тот тепловой потенциал, который был накоплен в аккумуляторе.
  • С электрическим котлом – несколько другой «расклад». Имеет смысл основную его работу спланировать на время действия ночного льготного тарифа, а затем днем использовать накопленное за этот срок тепло.
Калькулятор расчета объема теплоаккумулятора – с необходимыми пояснениями

Кроме того, теплоаккумулятор позволяет подключать к системе отопления и альтернативные источники тепловой энергии, например, солнечные коллекторы – в погожий день они способны дать весомую прибавку в общий энергетический потенциал.

Итак, что необходимо для расчета.

  • Указать паспортную номинальную тепловую мощность котла отопления.
  • Указать «период активности котла». Под этим условным термином понимается:

— для твердотопливного котла – известное хозяевам время прогорания топливной загрузки.

— для электрического котла – продолжительность действия ночного льготного тарифа на электроэнергию.

  • Рассчитанная для конкретного дома необходимая тепловая мощность для качественного отопления. В период «активности» котла значительная часть энергии будет уходить по прямому предназначению – на обогрев помещений.

Как самостоятельно произвести расчет необходимой тепловой мощности? Можно перейти по ссылке к соответствующему калькулятору.

Необходимо сразу сделать важную ремарку – принято считать, что установка теплоаккумулятора тогда станет оправданной, когда мощность источника тепловой энергии хотя бы вдвое превышает потребное ее количество для качественного обогрева помещений.

  • Желательно учесть и КПД котла – как ни крути, а потери тепловой энергии в этом плане неизбежны.
  • Наконец, алгоритм расчета требует учета разницы температур в трубе подачи на входе из котла, и в «обратке». Необходимо указать соответствующие значения, которые, в принципе, несложно определить опытным путем.

Полученное значение (в литрах или в кубометрах) является минимальным.

Хранение теплового тепла в материалах

Тепловая энергия может храниться как материальное тепло в материале путем повышения его температуры.

Накопленное тепло или энергию можно рассчитать как

Читайте также:  Как своими руками изготовить пиролизный котел на опилках

q = Vρc p dt

= mc p dt (1)

, где

q = накопленное разумное тепло в материале (J, Btu)

V = объем вещества (м 3 , футы 3 )

ρ = плотность вещества (кг / м 3 , фунт / фут 3 )

м = масса вещества (кг, фунт)

c p = удельная теплоемкость вещества (Дж / кг o C, Btu / фунт o F)

dt = изменение температуры ( o C, o F )

  • 1 кДж / (кг К) = БТЕ / (фунт м o F)

Пример — тепловая энергия, хранящаяся в граните

Тепло накапливается в граните 2 м 3 , нагревая его от 20 o C до 40 или С . Плотность гранита составляет 2400 кг / м 3 , а удельная теплоемкость гранита составляет 790 Дж / кг o C . Тепловая тепловая энергия, запасенная в граните, может быть рассчитана как

q = (2 м 3 ) (2400 кг / м 3 ) (790 Дж / кг o C) ((40 o ) C) — (20 или C))

= 75840 кДж

q кВтч = (75840 кДж) / (3600 с / ч)

= 21 кВтч

Пример — Тепло, необходимое для нагрева воды

Тепло, необходимое для нагрева 1 фунт воды на 1 градус Фаренгейта , когда удельная теплоемкость воды составляет 1.0 БТЕ / фунт o F можно рассчитать как

q = (1 фунт) (1,0 БТЕ / фунт o F) (1 o F )

= 1 Btu

Калькулятор накопления тепловой тепловой энергии

Этот калькулятор можно использовать для расчета количества тепловой энергии, хранящейся в веществе. Калькулятор можно использовать как для единиц СИ, так и для имперских единиц, если использование единиц является единообразным.

V — объем вещества (м 3 , футы 3 )

ρ — плотность вещества (кг / м 3 , фунт / фут 3 )

c p — удельная теплоемкость вещества (Дж / кг o C, БТЕ / фунт o F)

dt — изменение температуры ( o C, o F )

Навигация по записям Чем почистить пластиковые подоконники в домашних условиях – Чем отмыть пластиковый подоконник: 7 верных методовПочему шифер взрывается в костре: 23 забавы (иногда опасные!) советской детворы

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.

Какие это дает преимущества и когда это нужно

Для чего нужно устанавливать теплоаккумулятор и какие преимущества он дает? Главные плюсы:

  1. Увеличение срока эксплуатации и предотвращение поломок.
  2. Продолжение работы отопления в автономном режиме даже после полного сгорания топлива.
  3. Отсутствие возникновения резких температурных скачков.
  4. Безотказная работа агрегата в любых эксплуатационных условиях.

Устанавливать аккумулятор стоит лишь при прямой необходимости

Помимо этого нужно учесть, что не всегда устанавливать такой бак аккумулятор необходимо. Для этого нужно понять, когда требуется агрегат:

  1. Если имеется ночной тариф, по которому за топливо платится меньше.
  2. Если требуется обеспечить дом большим объемом горячей воды. К примеру, если в доме большое количество санузлов и раковин, то использование такого устройства позволит обеспечить дом дополнительным количеством воды.
  3. Если используется различное топливо с разными коэффициентами тепловыделения. В таком случае бак поможет защитить систему от резкого перегрева и перепадов температур.

Прежде чем устанавливать такие агрегаты, необходимо убедиться, что в том есть прямая необходимость. Иначе это будут зря потраченные средства.

Читайте также:  Инструкция по сборке бойлера косвенного нагрева

Ключевые функции теплонакопителей

Принцип работы теплоаккумулятора

Теплоаккумулятор имеет множество полезных функций, в числе которых:

  • обеспечение пользователя горячей водой;
  • нормализация температурного режима в обогреваемых помещениях;
  • повышение показателей полезного действия отопительной системы с одновременным уменьшением расходов на обогрев;
  • возможность объединения нескольких тепловых источников в единый контур;
  • накопление лишней энергии, которую вырабатывает котел и т.д.

При всех своих преимуществах теплоаккумуляторы имеют всего 2 недостатка, а именно:

  • ресурс накапливаемой теплой жидкости напрямую зависит от объема используемого бака, но при любых обстоятельствах он остается строго ограниченным и заканчивается довольно оперативно, поэтому нужно обязательно продумать вопрос обустройства дополнительной системы нагрева;
  • более объемные накопители требуют достаточно много места для установки, к примеру, котельного помещения.

Бак-теплоаккумулятор для твёрдотопливного котла WIRBEL CAS-500Устройство для эффективной работы твердотопливного котла и зарядки теплового аккумуляторного бакаСхема установки

Водяные аккумуляторы тепла своими руками

Самым популярным и простым в сооружении аккумулятором тепла для теплицы является водяной аккумулятор. Далее мы рассмотрим несколько самых простых способов сооружения таких аккумуляторов закрытого типа. Если вы только решили обзавестись теплицей из поликарбоната, вам будет полезно изучить все конструктивные особенности данных теплиц; узнать какой фундамент подойдет под эту теплицу, как выбрать поликарбонат для вашей теплицы, а также как смастерить теплицу из поликарбоната своими руками.

Рукавного типа

Данный агрегат хорош простотой своего сооружения, ведь всё, что вам потребуется для него, — это эластичный герметичный рукав и вода. Приблизительный алгоритм производства данного аккумулятора:

  1. Приобретенный герметичный рукав (желательно чёрного цвета) требуемой длины и ширины, которая может варьироваться в зависимости от длины грядок и типа выращиваемых растений, укладывается на грядку таким образом, чтобы при наполнении он не травмировал растения.
  2. Далее один из краев рукава надрезается и в него заливается вода так, чтобы она как можно более плотно его заполнила.
  3. Далее рукав повторно герметизируется путем закручивания его края бечёвкой, проволокой, изолентой или хомутом.

Емкостного типа

Данный вид аккумуляторов тепла имеет несколько меньший КПД из-за того, что солнечные лучи не могут проникнуть глубоко в толщу бочки, представляющей основную составную его часть. Однако в то же время, его гораздо легче заново наполнить водой (когда возникнет такая потребность), чем предыдущий вид. Читайте подробнее, как обработать помещение и грунт теплицы после зимы от вредителей и болезней.

Сооружаются они по такому алгоритму:

  1. Под грядки помещаются бочки произвольных размеров таким образом, чтобы на них попадал солнечный свет, и у вас была возможность долить в них воды, когда потребуется.
  2. Крышки бочек открываются, в них заливается как можно больше воды. В идеале в бочке полностью должен отсутствовать воздух.
  3. Далее крышка плотно закрывается и подвергается дополнительной герметизации, вид которой зависит от конструкции бочки и планируемой частоты обновления содержимого.

Важно! Для повышения эффективности работы такого агрегата рекомендуется окрасить изнутри бочку краской чёрного цвета.

Простой тепловой аккумулятор своими руками

Теплоаккумулятор для твердотопливного котла изготовить своими руками довольно просто, если следовать инструкции. Создание ТА следует начинать с расчета его объема. Можно воспользоваться следующей методикой:

Задаемся исходными данными

Максимальная температура воды: Tmax = 90 градусов.

Минимальная температура воды: Tmin = 50 градусов.

Время работы без участия котла: t = 8 часов.

Также для расчета понадобится требуемая тепловая производительность системы отопления (СО).

Следует брать средний показатель, а не тот, который соответствует самым экстремальным морозам. В противном случае ТА получится неоправданно большим и дорогим, а для его зарядки понадобится очень мощный теплогенератор.

Самый правильный способ определить мощность теплоотдачи – рассчитать теплопотери дома. Но для примера мы воспользуемся упрощенной методикой, согласно которой для обогрева площади в 10 кв. м в самый холодный период зимы требуется 1 кВт тепла. Тогда максимальная мощность СО для дома площадью 200 кв. м составит 20 кВт, а средний показатель примем равным W = 10 кВт.

Расчет объема

Исходя из полученных данных, определим количество энергии, которое должен запасти ТА:

Q = W x t x 3600 (переводим часы в секунды) = 10000 х 8 х 3600 = 288 МДж.

Теплоемкость воды составляет (возьмем значение для температуры в 70 градусов): с = 4190 Дж/кг*градус.

Тогда воды нам понадобится:

m = Q/c(Tmax – Tmin) = 288 000 000 / 4190 (90 – 50) = 1718 кг.

Принимая высоту емкости равной 2 м, определим площадь основания: S = 1,718 / 2 = кв. м. Такую площадь будет иметь круг диаметром 1040 мм.

Для дальнейших расчетов понадобится площадь поверхности емкости без днища. Она будет равна S = + ,04х2 = 7,39 кв. м.

Расчет толщины теплоизоляции

Толщину теплоизоляции следует выбирать с учетом того, какая тепловая мощность требуется для отопления котельной. Теплопроводность современных теплоизоляционных материалов составляет Л = 0,040 Вт/м*градус. Следовательно, если взять теплоизолятор толщиной d = 100 мм (0,1 м), то из полностью заряженного ТА (температура воды – 90 градусов) в котельную будет проникать

q = S*(Tmax – 20) * Л / d = 7,39 * (90 – 20) * 0,040 / 0,1 = 206,9 Вт тепла (20 – температура воздуха в помещении).

ТОП-7: HAJDU AQ PT C

Описание

Бак у этого теплоаккумулятора рассчитан на 1000 литров. Предназначено устройство для совместной работы с солнечным коллектором и твердотопливным котлом.

Буферная конструкция, помимо сохранения избыточного тепла, вырабатываемого котлом твердотопливным или любым другим альтернативным источником энергии, может его перенаправлять в теплоаккумулятор.

Среди таких дополнительных источников активно набирают популярность солнечные батареи, стоимость которых не столь велика, как может показаться.

Их достоинство в том, что практически бесплатное тепло они поставляют круглый год, даже при небольшом освещении. Даже в пасмурную погоду система отопления от них может получать десятки киловатт энергии.

Конструкция

Внутри емкости Hajdu AQ PT 1000 С находится теплообменник, имеющий вид спирали. Площадь его – 4,2 квадратных метра. Нагретый солнечными лучами теплоноситель, протекая по змеевику, отдает свое тепло, направляемое для обогрева в отопительную систему.

Теплоноситель подается и отводится через патрубки, находятся которые на одной вертикальной прямой, что важно, поскольку экономится пространство котельной.

ТОП-7: HAJDU AQ PT C

Размеры устройства позволяют ему функционировать паре с твердотопливным котлом, у которого мощность равна 25-35 кВт.

Важно: система, обеспечивающая накопление буферной емкостью тепла, способна функционировать только отопительной системе с принудительным циклом, и не пригодна для гравитационной.

Рекомендуем:

Теперь они могут загружать дешевое тепло, т.е. по льготной расценке загружать накопитель энергии. Не нужна при этом врезка в систему отопления электрокотла, ведь Тэны прогревают накопитель напрямую, днем отдавая в систему тепло, накопившееся за ночь.

Для того, чтобы цена теплонакопителя была доступна широкой аудитории пользователей, разработчик не комплектует его наружной изоляцией, которую всегда можно заказать опционно, как и ТЭНы.

Внутренняя поверхность

На внутренней стороне стены не имеют эмалированного покрытия, как бойлеры с водонагревателями косвенного нагрева, поэтому теплоаккумуляторы не рекомендуется использовать горячего водоснабжения.

Купить

Тепличный аккумулятор тепла — как это работает

Аккумулятор тепла применяется в теплицах и парниках для выравнивания дневных и ночных температур. Работает он в полном соответствии с законами физики. Многие вещества способны поглощать и накапливать поступающее на их поверхность тепло. Как только источник энергии перестает действовать, аккумулированное тепло постепенно переходит от нагретого тела к атмосфере.

В случае теплицы источником энергии служит солнце, под атмосферой следует понимать воздух внутри помещения, накопителем тепла является вода.

Почему вода? Это вещество, неслучайно именуемое колыбелью жизни, примечательно тремя важными качествами:

  1. Внушительной теплоемкостью, в десять раз превосходящей аналогичный показатель железа.
  2. Медленной теплоотдачей. Это свойство воды позволяет океанам сглаживать температуры разных сезонов года в масштабах планеты.
  3. Доступностью. Для теплового аккумулятора подойдет вода из водопровода, колодца, открытого водоема.

Совет. Емкость для воды должна быть черного цвета, поскольку черный не отражает лучи света, без остатка поглощая все предоставленное ему тепло.

Если размеры теплицы позволяют, воду для сбора тепла можно налить в бочку. В небольших теплицах и парниках применяют герметичные пластиковые емкости.