Правильная схема отопления с теплоаккумулятором

Подключение обвязка теплоаккумулятора к системе отопления

По общему правилу буферная емкость подключается к системе отопления параллельно отопительному котлу, поэтому такая схема называется также схемой обвязки котла.

Приведем обычную схему подключения ТА к системе отопления с твердотопливным обогревательным котлом (для упрощения схемы на ней не указаны запорная арматура, приборы автоматики, контроля и другое оборудование).

Упрощенная схема обвязки теплоаккумулятора

На данной схеме обозначены следующие элементы:

1. Обогревательный котел.
2. Тепловой аккумулятор.
3. Отопительные приборы (радиаторы).
4. Циркуляционный насос в обратной магистрали между котлом и ТА.
5. Циркуляционный насос в обратной магистрали системы между приборами отопления и ТА.
6. Теплообменник (змеевик) для горячего водоснабжения.
7. Теплообменник, подключенный к дополнительному источнику тепла.

Один из верхних патрубков бака (поз. 2) присоединяется к выходу котла (поз. 1), а второй – непосредственно к подающей магистрали системы отопления.

Один из нижних патрубков ТА подключается к входу котла, при этом в трубопроводе между ними устанавливается насос (поз.4), обеспечивающий циркуляцию рабочей жидкости по кругу от котла к ТА и наоборот.

Второй нижний патрубок ТА подключается к обратной магистрали системы отопления, в которой также установлен насос (поз. 5), обеспечивающий подачу нагретого теплоносителя к отопительным приборам.

Чтобы обеспечить функционирование отопительной системы при внезапном отключении электроэнергии или выхода циркуляционных насосов из строя, они обычно подключаются параллельно основной магистрали.

В системах с естественной циркуляцией теплоносителя циркуляционные насосы (поз. 4 и 5) отсутствуют. Это значительно увеличивает инерционность системы, и при этом делает ее полностью энергонезависимой.

Теплообменник для ГВС (поз. 6) располагается в верхней части ТА.

Месторасположение теплообменника дополнительного нагрева (поз. 7) зависит от типа источника поступающего тепла:

• для высокотемпературных источников (ТЭН, газовый или электрический котел) он размещается в верхней части буферной емкости;
• для низкотемпературных (солнечный коллектор, тепловой насос) – в нижней части.

Указанные на схеме теплообменники не обязательны (поз. 6 и 7).

Сравнение популярных моделей

Выпуском бак-аккумуляторов тепла занимается множество отечественных и зарубежных производителей. Приведем сравнительную таблицу некоторых моделей российских и иностранных моделей емкостью 500 литров.

Модель	NIBE BU-500.8	Reflex PFH-500	ACV AK 500	Meibes PSX-500	Сибэнерго-терм	PROFBAK ТА-ВВ-500
Страна-производитель	Швеция	Германия	Бельгия	Германия	Россия	Россия
Объем бака, л.	500	500	500	500	500	500
Высота, мм	1757	1946	1790	1590	2000	1500
Диаметр, мм	750	597	650	760	700	650
Вес, кг	145	115	150	120	165	70
Мах рабочее давление, бар	6	3	5	3	6	3
Мах рабочая температура, °C	95	95	90	95	90	90
Подключение к ГВС	опция	нет	нет	нет	нет	опция
Дополнительный нагрев	опция	нет	опция	нет	нет	ТЭН 1,5 кВт
Примерная стоимость, руб.	43 200	35 100	53 200	62 700	28 500	55 800

Данная таблица наглядно показывает, что цена накопительного бака для отопления с примерно одинаковыми параметрами может находиться в достаточно широких пределах. Главным образом стоимость зависит от материала (углеродистая сталь или нержавейка), ее формы (обычная или тороидальная), а также наличия дополнительных опций или возможности их установки.

Назначение теплоаккумулятора

Теплоаккумуляторную емкость можно подключать к любому типу котла

Теплоаккумулятор для различного типа котлов отопления представляет собой заполненный водой резервуар внушительного размера, который позволяет решить проблемы, возникающие при работе отопительного котла:

• перерасход энергии;
• избыточная мощность отопления;
• перегрев воды в котле;
• периодические колебания температуры нагрева из-за неравномерности самого процесса горения и несвоевременной закладки дров, угля;
• несовпадение пиков выработки и потребления тепловой энергии.

Часть проблем можно решить путем установки пиролизного котла длительного горения, но в последнем случае он не поможет. Особенность работы котла в том, что после закладки топлива мощность отдачи тепловой энергии постепенно увеличивается, достигая пиковых значений, а затем также постепенно уменьшается. Если вовремя не добавить топливо в котел, он останавливается, теплоноситель начинает остывать, а вместе с этим падает температура в доме. В период пиковой выработки тепла система не в состоянии эффективно распределять всю энергию, поскольку оснащена терморегуляторами, поэтому часть тепла растрачивается впустую. Если котел электрический, гораздо выгоднее накапливать тепло в ночные часы, когда электроэнергия рассчитывается по льготному ночному тарифу, чтобы днем потреблять электричество как можно меньше.

Резервуар теплоаккумулятора для системы отопления выполнен из нержавеющей или обычной стали, изнутри может быть покрыт защитным лаком. Стенки сверху окрашиваются теплоустойчивой краской, затем закрываются теплоизоляционным материалом и кожзаменителем. Фактически при подключении теплоаккумулятора объем теплоносителя в системе отопления увеличивается, что позволяет компенсировать пиковую мощность котла и одновременно накопить тепло для передачи ее теплоносителю при падении мощности выработки тепловой энергии котлом. Благодаря качественному утеплению вода в теплоаккумуляторе остывает долго. Она сохраняется в нагретом состоянии в течение нескольких часов и даже дней и посредством насоса подается в систему. Принцип действия теплоаккумулятора основан на разной теплоемкости различных сред, в частности воды и воздуха. Уменьшение температуры 1 л воды на один градус приводит к повышению температуры воздуха объемом 1 м3 на 4 градуса.

Теплоаккумулятор для отопления: схема подключения

Для человека, который занимается монтажом отопительных систем, подключение теплоаккумулятора не является проблемой, да и для обычного человека, задавшегося целью самостоятельно обвязать это устройство, имеются все шансы сделать это правильно. Если вы знакомы с принципами соединения труб, то все получится самым лучшим образом. В целом же, схема подключения теплоаккумулятора выглядит следующим образом. 1. Обратный трубопровод – в теплоаккумуляторе он проходит транзитом через весь бак (имеется вход и выход обратки диаметром полтора дюйма). Для начала нужно соединить бак с обраткой котла – на этом промежутке трубопроводов устанавливается циркуляционный насос, который гонит теплоноситель из емкости в котел, расширительный бак и отсекающий кран. С другой стороны теплоаккумулятора также монтируется отсекающий кран и еще один циркуляционный насос – дальше следует обратный трубопровод системы отопления. 2. Подающий трубопровод. Здесь все точно так же, как и с обратным трубопроводом, только отсутствуют насосы и расширительный бак, а есть лишь отсекающие краны. Диаметр подключения подачи точно такой же, как и обратки, и составляет полтора дюйма.

Схема подключения теплоаккумулятора

Как видите, обвязка теплоаккумулятора имеет несложную схему, но это если дело касается небольших систем отопления, нагрев которых производится одним котлом. Если оборудование будет добавляться, то, естественно, и схема начнет усложняться. И не стоит забывать о перегреве этой емкости, чтобы предотвратить его последствия, в обязательном порядке нужно установить взрывной клапан и датчики давления и температуры теплоносителя – для этого в емкости предусматриваются специальные патрубки.

Методы расчета параметров

Опытные специалисты, выбирающие буферную емкость для устройства системы отопления, при расчете емкости пользуются одним из известных способов.

Статистический

При таком варианте подразумевается определение нужного объема емкости с учетом количества загружаемого топлива. В основу закладывается принцип равновесия между показателями вырабатываемой и используемой энергии.

Чтобы тепловая энергия не отбиралась системой отопления, емкость должна поглощать все количество энергии, произведенной котлом при максимальной загрузке топки. Для такого расчета придется номинальную мощность котла умножить на время, за которое топливо прогорит полностью.

Динамический

Для проведения расчетов этим способом необходимо знать количество энергии, затрачиваемой на обогрев здания, и действующий в этот момент температурный режим. Максимальное время для работы котла в этом случае определяется пользователем, измерение его ведется в сутках.

Буферная емкость защитит ваш отопительный котел от гидравлических ударов, прогрев теплового носителя в системе будет происходить более равномерно

Аккумуляторный бак займет важное место в вашей системе обогрева помещений

Схема отопления с буферным баком-аккумулятором тепла, и твердотопливным котлом

Схема отопления частного дома с твердотопливным котлом и буферной емкостью — аккумулятором тепла (чтобы увеличить, кликните по картинке). Система отопления открытая, работает под атмосферным давлением, но с принудительной циркуляцией теплоносителя в отопительных контурах.

На схеме:
1 — расширительный бак с поплавковым запорным клапаном;
2 — обратный клапан;
3 — запорный вентиль;
4 — ввод сети водопровода;
5 — котел твердотопливный;
6 — камин с водяной рубашкой;
7 — насос;
8 — фильтр;
9 — дифференциальный клапан (вертикально);
10 — буферная емкость;
11 — разбор горячей воды в доме;;
12 — предохранительный клапан;
13 — мембранный расширительный бак;
14 — редуктор давления;
15 — смесительный клапан 3-х ходовой;
16 — термостатический клапан;
17 — радиаторы отопительные;
18 — трубы теплого пола;

Эта схема отличается от первой, тем, что система отопления здесь открытая, работает под атмосферным давлением. Контур подогрева горячей воды находится под давлением сети водопровода.

Для зарядки аккумулятора теплом используются два источника — твердотопливный котел и камин с водяной рубашкой.

Почему закипает и взрывается твердотопливный котёл?

Причина одна – большая инерционность котла. При резком прекращении отбора тепла котёл не может быстро потухнуть. Теплоноситель в котле закипает, и возросшим давлением разрывает котёл.

Современные системы отопление – энергозависимые. В них установлен циркуляционный насос, или даже несколько насосов.

По этой причине многим людям нравится самотёчная или гравитационная система отопления. В ней нет элементов, которым нужна электроэнергия. У самотёчной системы это единственное достоинство. Я даже не представляю, что нужно сделать, чтобы котёл закипел с такой системой отопления.

Принцип работы бака-аккумулятора

Схема отопления с теплоаккумулятором

Принцип действия ТА для твердотопливного котла основан на высокой удельной емкости рабочей жидкости (воды или антифриза). За счет подключения бака объем жидкости увеличивается в несколько раз, вследствие чего повышается инерционность системы.

При этом максимально нагретый котлом теплоноситель сохраняет в ТА свою температуру в течение длительного времени, поступая по мере необходимости к приборам обогрева.

Так обеспечивается непрерывная работа системы отопления даже при прекращении сжигания топлива в котле.

Рассмотрим порядок работы системы с твердотопливным котлом и принудительной подачей теплоносителя.

Для запуска системы включается циркуляционный насос, установленный в трубопроводе между котлом и теплоаккумулятором.

Холодная рабочая жидкость из нижней части ТА подается в котел, нагревается в нем и поступает в его верхнюю часть.

В связи с тем, что удельный вес горячей воды меньше, она практически не смешивается с холодной водой и остается в верхней части буферной емкости, постепенно заполняя ее внутреннее пространство за счет отбора насосом холодной воды в котел.

При включении циркуляционного насоса, установленного в обратной магистрали системы между приборами отопления и аккумуляторным баком, холодный теплоноситель начинает поступать в нижнюю часть ТА, вытесняя горячую воду из верхней его части в подающую магистраль.

При этом горячая рабочая жидкость поступает ко всем приборам отопления.

Необходимый объем тепла для обогрева помещений может автоматически регулироваться комнатным датчиком температуры, который управляет работой трехходового клапана, установленного на выходе ТА в подающей магистрали. При достижении в комнате заданной температуры датчик выдает управляющий сигнал на клапан, который срабатывает и ограничивает подачу горячего теплоносителя в систему, перенаправляя его обратно в ТА.

После сгорания топлива в котле горячий теплоноситель из аккумулирующей емкости продолжает поступать в систему по мере необходимости, пока остывшая рабочая жидкость из обратной магистрали полностью не заполнит его внутренний объем.

Схема ГВС с баком-аккумулятором

Время работы ТА при неработающем котле может составлять достаточно продолжительное время. Это зависит от температуры наружного воздуха, объема буферной емкости и количества обогревательных приборов в системе отопления.

Для сохранения тепла внутри теплоаккумулятора бак подвергается теплоизоляции.

Также для этого могут использоваться дополнительные источники тепла в виде встраиваемых электронагревателей (ТЭНов) и/или теплоносителей (змеевиков), подключаемых к другим источникам тепла (электро- и газовые котлы, солнечный коллектор и пр.).

Встроенный в бак теплоноситель для ГВС обеспечивает нагрев холодной воды, подаваемой через него из водопроводной системы. Тем самым он играет роль проточного водонагревателя, обеспечивая потребности хозяев дома в горячей воде.

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

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.

Схема отопления с буферным баком и бойлером ГВС

Схема отопления частного дома твердотопливным котлом на дровах с буферным баком и бойлером ГВС

Буферный бак заводского изготовления со встроенным теплообменником ГВС довольно дорогое оборудование. Один из российских производителей твердотопливных котлов предлагает покупателям недорогие буферные баки без теплообменника ГВС. Схема закрытой системы отопления для этого варианта показана на рисунке.

В этой схеме также не предусмотрен режим защиты котла от низкотемпературной коррозии при работе котла. В инструкции к котлу производитель рекомендует хозяину самому следить за тем, чтобы температура теплоносителя в обратной трубе во время отопительного сезона не опускалась ниже 60 оС.

Посмотрите видео, в котором автор знакомит с практической реализацией схемы отопления с твердотопливным котлом и буферной емкостью — аккумулятором тепла

Обратите внимание, как в схеме  на видео реализован режим защиты котла от низкотемпературной коррозии

Каким твердотопливным котлом отапливается Ваш дом?

Прочитайте статью

Какой твердотопливный котел выбрали Вы? Голосуйте!
Узнайте, что выбрали другие.

Каким твердотопливным котлом отапливается Ваш дом?

Еще статьи на эту тему:

Проверка системы отопления при монтаже твердотопливного котла своими руками

Установка твердотопливных котлов в частных домах не требует такого сложного согласования, как установка газового отопительного оборудования. Этим тоже объясняется популярность данного вида котлов. Однако произвести проверку правильности всех соединений и подключения, выполненных при монтаже и установке котлов, работающих на твердом топливе, в систему отопления необходимо.

Для этого сначала проводят проверку наличия всех соединений в системе. Если система целостна, на вид не имеет каких-либо отклонений, то в систему отопления запускают холодную воду. Визуально и на ощупь проверяется плотность всех соединений системы при заполнении ее водой. Устраняются течи, если они есть.

Если отопительная система относится к типу работающих под давлением, то проводится испытание системы давлением. Для этого проверяют котел в работе. В течение 15 минут отслеживают показания манометров. Если в течение контрольного времени давление не понижается меньше, чем на 0,2 кг/см2, то такая система признается рабочей и пригодной к эксплуатации под давлением.

Последнее испытание – проверка работы оборудования системы в условиях эксплуатации. Для чего делается проверочный обогрев помещения. Проверяется работа котла, циркуляция воды в системе, температура от обратного контура, и работа всех предохранительных устройств. Важным аспектом является и равномерность прогрева помещения, скорость достижения заданной температуры в системе и в помещении.

Если же система работает нормально, на хорошем топливе, а прогрева дома не происходит, или же дом очень сильно выстывает, то, скорее всего, дело не в выбранной системе отопления, а в величине потерь тепла через стены, окна, двери потолок и пол.

Именно поэтому приобретение оборудования и монтаж твердотопливных котлов своими руками необходимо проводить только после проведения всех расчетов, позволяющих установить мощность котла, величину теплопотерь дома, и правильно сделать выбор.

Существует методика, позволяющая быстро определить мощность необходимого оборудования по площади помещения обогрева. Для целей такого расчета пользуются усредненными показателями необходимой мощности отопительных котлов на 10 метров кубических помещения, в зависимости от климатической зоны, где находится дом.

Так, для северных районов этот показатель (kW) 1,5-2,0 кВт на 10 м3, для южных районов этот показатель 0,7-0,9 кВт на 10 м3, для центральных районов этот показатель 1,2-1,5 кВт на 10 м3. Определить необходимую мощность оборудования достаточно просто:

Системы отопления твердым топливом наименее популярны по сравнению со своими газовыми и жидкотопливными аналогами. Связано это в первую очередь с их крайне низкой автоматизацией. В данном разделе сайта мы расскажем о том каким образом можно увеличить степень автоматизации систем отопления с твердотопливным котлом.

Что учитывать при покупке

Выбор накопителя тепла для отопления

При выборе теплового аккумулятора для индивидуального отопления дома необходимо учитывать объема бака и его технические параметры, которые должны соответствовать параметрам котла и всей системы отопления.

К ним, в частности, относятся:

1. Габаритные размеры и вес устройства, которые должны обеспечить возможность его установки. В случае, когда невозможно найти подходящее место в доме для бака с нужной емкостью, допускается замена одного бака на несколько буферных емкостей размером поменьше.

2. Максимальное давление рабочей жидкости в системе отопления. От этого значения зависит форма буферной емкости и толщина ее стенок. При давлении в системе до 3 бар форма бака не имеет особого значения, но при возможном повышении этого значения до 4-6 бар необходимо использовать емкости тороидальной формы (со сферическими крышками).

3. Максимальная допустимая температура рабочей жидкости, на которую рассчитан ТА.

4. Материал аккумулирующего бака для системы отопления. Обычно их делают из углеродистой мягкой стали с влагостойким покрытием или из нержавеющей стали. Емкости из нержавейки отличаются наиболее высокими антикоррозийными свойствами и долговечностью в эксплуатации, правда стоят дороже.

5. Наличие или возможность установки:

• электронагревателей (ТЭНов);
• встроенного теплообменника, для подключения к ГВС, что обеспечивает подачу в дом горячей воды без дополнительных водонагревателей;
• дополнительных встроенных теплообменников для подключения к другим источникам тепла.

Подключение твердотопливного котла к системе

После того, как монтаж твердотопливного котла своими руками будет завершен, а дымовая труба займет свое место, можно переходить непосредственно к подключению оборудования к общей системе. Главное, о чем следует помнить – в работающий котел, особенно если в нем чугунный теплообменник, не должна подаваться холодная вода. В противном случае, из-за перепада температур на стенках топки образуется липкий конденсат, который смешается с сажей. Он будет снижать эффективность котла, а отчистить его достаточно сложно.

В связи с этим, требования к установке твердотопливного котла предусматривают типовую схему обвязки с байпасом и трехходовым клапаном. Его выставляют на фиксированную температуру в 50-55º, так что теплоноситель будет двигаться по малому кругу до тех пор, пока его температура не достигнет нужных показателей, после чего клапан начнет его постепенно разбавлять холодным потоком из отопительного контура.

Стоит отметить, что при обвязке пеллетных котлов особое внимание нужно уделить подключению горелки и автоматики. Нередко изделия европейских брендов оборудованы автоматическими системами пожаротушения, подключенными к центральному водопроводу

Поэтому, чтобы разобраться, как правильно установить твердотопливный котел пеллетного типа, стоит проконсультироваться с представителем фирмы производителя.

Для подключения котла понадобится также установка расширительного бачка, запорной арматуры и циркуляционного насоса. После этого контур заполняют водой и нагнетают в нем давление в 1 Бар. По завершении работ для проверки работоспособности выполняют пробный запуск системы.

Подмес горячей воды и добавка клапанов

Чтобы система заработала надо обеспечить автоматический подмес горячей воды в обратку. Таким образом повышаем температуру воды, заходящей в котел. Если в него будет попадать слишком холодный теплоноситель, котел может быстро выйти из строя. Существует несколько распространенных схем обвязки с добавлением обратки. Мы используем трехходовой смесительный термостатический клапан. Установка этого клапана позволяет образовать малый круг обращения теплоносителя, в результате чего разогрев котла ускорится. Такой подход предотвращает образование конденсата, тем самым оберегает теплообменник от поломок из-за значительной разницы температур.

Представим смоделированную ситуацию. Встроенный лепестковый клапан выставим на срабатывание при достижении температуры 55 градусов. При запуске котла вода в системе не нагрета и пока она холодная, клапан закрывается и пускает носитель по малому кругу. После того, как подаваемая вода нагрелась до порогового значения 55 градусов, клапан приоткрылся и начал подмешивать охлажденную воду из обратки. На следующем этапе нагревается вся бочка, при этом температура обратки также поднимется выше 55 градусов. В этот момент клапан полностью переключится и пустит воду по большому кольцу.

После подключения обратки схему обвязки твердотопливного котла добавляем клапан сброса давления. Он необходим на случай превышения рабочих показателей. В твердотопливном котле предусмотрено специальное отверстие для монтажа клапана. В других моделях клапан можно установить через тройник. Включаем в систему расширительный бак. После него для завершения обвязки со стороны теплогенератора необходимо подключить электрокотел. Он включается в схему параллельно уже установленному твердотопливному котлу.

У нас образовались две подачи, на каждой из них необходимо установить обратные клапаны. Это делается для того, чтобы насос одного из котлов не качал воду по рабочему контуру в противоход другому. Напомним, на твердотопливном котле используем не обычный, а лепестковый клапан.