Буферная емкость для твердотопливного котла своими руками

Для отопления загородных объектов используют твердотопливные котлы, если иные виды топлива недоступны или неоправданно дороги. К каждому отопительному сезону владельцу коттеджа приходится заготавливать необходимый запас дров и угля, объем которого зависит от площади объекта и качества его теплоизоляции, а также суровости климатических условий в регионе проживания.

Преимущества и недостатки агрегатов

К преимуществам теплоаккумулирующих ёмкостей можно отнести:

  • возможность накопления тепла во время работы котла и последующей отдачи энергии при его отключении;
  • защиту отопительной системы от перегрева;
  • способность соединить в одну схему несколько тепловых агрегатов, работающих на различных видах энергии;
  • значительное повышение КПД котлов за счёт возможности их эксплуатации при повышенных температурах (как известно, в таком режиме происходит минимум потерь от преобразования энергии из одного состояния в другое);
  • уменьшение числа загрузок твердотопливного котла и равномерное временное распределение тепла при его работе;
  • возможность подключения контура горячего водоснабжения.

К явным недостаткам буферного аккумулятора относится его громоздкая конструкция и увеличение стоимости отопительной системы, связанное с необходимостью покупки и монтажа дополнительного оборудования.

Принцип действия

Теплоакумулятор для котлов имеет простую схему функционирования. От агрегата любого типа топлива к верхней части устройства подводят трубу, по которой в накопительную ёмкость попадает горячая вода.

Когда вода остывает, то опускается к кольцевому насосу, который её подаёт назад в магистральную трубу, и вода возвращается к отопительному устройству для очередного цикла.

Если установить теплоаккумулятор, то это предупредит перегревание воды, когда агрегат работает на максимальную мощность, обеспечит теплообмен и экономичный расход топлива. Поэтому уменьшается нагрузка на систему отопления, и увеличивается срок её эксплуатации.

Котёл с любым видом топлива имеет ступенчатую работу, время от времени включается и выключается, достигая необходимой температуры. Работа останавливается, носитель тепла оказываясь в резервуаре, заменяется горячей жидкостью.

Она не охладилась потому, что есть теплоаккумулятор для котла отопления. Если случится так, что котёл отключится и станет неактивным до очередной загрузки топлива, то радиаторы некоторое время ещё будут горячими, и вода в кране тоже будет тёплой.

Принцип действия

Принцип работы буферной емкости можно сравнить с действием автомобильного аккумулятора. Пока двигатель работает, генератор вращается и вырабатывает электрический ток, который накапливается в автомобильной батарее.

Как только мотор глушат, снабжение электрооборудования электрическим током обеспечивает аккумулятор. Так и в этом случае, когда разжигают твердое топливо в котле, охлажденная жидкость из резервуара насосом подается в обогреватель, где она нагревается.

Поступающий в буферную емкость горячий теплоноситель поднимается в верхнюю часть, так как он легче холодной жидкости. Сначала движение воды в системе осуществляется по малому кругу: между котлом и тепловым аккумулятором.

Читайте также:  Монтаж теплого пола без смесительного узла (коллектора)

Когда теплоноситель в емкости нагреется, он начинает поступать по трубопроводам к батареям. Затем остывшая жидкость по обратным трубопроводам попадает в нижнюю часть буферного бака.

Одним из недостатков такой конструкции является длительный начальный период прогрева теплоносителя. Иногда он может занимать от 2 до 4 часов. Но все же у этого устройства немало положительных свойств, а именно:

  • экономия топлива;
  • простота конструкции, что позволяет сделать теплоаккумулятор своими руками;
  • повышение коэффициента полезного действия твердотопливного котла;
  • легкое обслуживание оборудования;
  • защита элементов системы отопления от перегрева.

В основу работы теплоаккумулятора заложена высокая теплопроводность жидкости. Например, при остывании 1 л воды на 1° C позволяет нагреть 1 м³ воздуха в помещении на 4° C.

Поэтому если в определенный момент передать тепловую энергию некоторому объему воды, то затем его хватит для обогрева жилища в течение длительного времени.

Виды обвязки котла, работающего на твердом топливе

Выделяют следующие варианты обвязок для различных отопительных систем:

  • с естественной циркуляцией;
  • с принудительной циркуляцией;
  • с гидрострелкой;
  • с теплоаккумулятором;
  • для 2-х котлов одновременно;
  • с подключением косвенного водонагревателя.

Рассмотрим особенности монтажа обвязки в каждом случае.

Открытая система с естественной циркуляцией

Обвязка включает всего несколько элементов (запорные механизмы, регулирующие устройства и т. п.) и полностью энергонезависима.

Виды обвязки котла, работающего на твердом топливе

Основные правила, которые нужно учесть при монтаже:

  1. Радиаторы должны находится на 0,5 м выше уровня расположения котла.
  2. Расширительный бак подбирают открытого типа и устанавливают его выше всех прочих элементов системы — для этой цели отлично подходит отапливаемый чердак.
  3. Трубы располагают под небольшим уклоном.

У такой организации обвязки есть свои минусы. Температура теплоносителя не регулируется. Воздух, который попадает в патрубки через открытый бак, пагубно влияет на внутренние стенки трубопровода.

Закрытая система с естественной циркуляцией

Открытая и закрытая системы с естественной циркуляцией. Схема подключения похожа на предыдущую. Главное отличие состоит в том, что на обратном патрубке монтируется расширительный бак с мембраной. При этом объем емкости должен содержать запас не менее 10% от обычного объема теплоносителя.

Если для обвязки котла будет использоваться полипропилен, то для обеспечения безопасности работы системы вам потребуется установить металлические трубы на 2-х участках, а именно:

  • на отрезке от теплогенератора до группы безопасности;
  • на обратном патрубке, на который монтируют датчик и трехходовой кран.

Это необходимо сделать по причине низкой теплопроводности полипропилена, которая замедляет реакцию оборудования на изменение температуры.

Обвязка с принудительной циркуляцией закрытого типа

Системы закрытого типа оснащены насосом, который обеспечивает циркуляцию теплоносителя. За счет этого трубы можно располагать горизонтально и без уклона.

Виды обвязки котла, работающего на твердом топливе

Термодатчик и насос монтируют между расширительным баком и отопительным прибором. Система является энергозависимой. Такая обвязка обеспечивает более быстрый нагрев помещений.

Обвязка с принудительной циркуляцией закрытого типа.

Коллекторная обвязка с принудительной циркуляцией

В состав такой системы входят коллекторы (гребенки) — патрубки большого сечения с несколькими выходными отверстиями, в которые подключают теплопотребители. Коллектор устанавливают между подающим и обратным патрубками.

Обвязка с гидрострелкой

Гидрострелка — это вертикальный патрубок большого диаметра. Установив такой элемент в систему, можно подключать тепловые потребители на разной высоте, таким образом гибко регулируя температурный режим каждого прибора по отдельности.

Подключается по тому же принципу, что и коллектор — сразу после расширительного бака перед разводкой на обогревательные элементы, к трубам подачи и обратки.

Обвязка с гидрострелкой.

Обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором

Бак представляет собой буферную емкость, позволяющую накапливать и сохранять выработанное котлом тепло.

Виды обвязки котла, работающего на твердом топливе

Прибор ощутимо повышает эффективность работы оборудования, позволяя сократить расход топлива.

Обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором.

Схема подключения образовывает 2 контура:

  • котел — буфер тепла;
  • аккумулятор — тепловые приборы.

Обвязка для 2-х котлов

В целях увеличения надежности и безопасности работы отопительной системы дополнительно к твердотопливному котлу можно подключить еще один, работающий на газе или электричестве.

В данном случае то обстоятельство, на каком топливе работает дополнительный котел, значения не имеет — схема подключения будет одна и та же.

Читайте также:  Газовое отопление частного дома с газовым котлом – схема, видео

Обычно устанавливают теплоаккумулятор, который выполняет функцию гидрострелки. Тепло от котлов накапливается в нем, а далее уже направляется к теплому полу, полотенцесушителю, радиаторам и др.

Обвязка для 2-х котлов.

Существует и альтернативная схема. Здесь котел на твердом топливе выполняет роль основного генератора тепла, а газовое или электрическое оборудование служит для поддержания температуры в системе. Таким образом можно сэкономить на покупке теплоаккумулятора.

Виды обвязки котла, работающего на твердом топливе

Подключение косвенного обогревателя в обвязку

С помощью твердотопливного котла можно нагревать воду в бойлере, если подключить его к теплообменнику. В этом случае нагрев будет косвенным. В холодное время года такая система позволит сэкономить на электроэнергии, а летом, когда отопление не работает, для нагрева бойлера можно использовать ТЭНы.

Обвязку этого типа можно подключать как к системам с электронасосами, так и к отоплению с естественной циркуляцией теплоносителя.

Как подобрать подходящую модель?

При выборе модели подходящей буферной емкости для обогрева загородного объекта исходят из мощности отопительного котла. Разработаны онлайн калькуляторы, позволяющие в интерактивном режиме определять объем накопительного бака в зависимости от мощности твердотопливного котла и времени, которое понадобится агрегату для нагрева теплоносителя в буферной емкости. Можно воспользоваться и готовыми таблицами, содержащими рекомендации по объемам баков-накопителей для конкретных моделей твердотопливных котлов.

Подбирая модель термоаккумулятора, важно учитывать и его габариты. Специалисты рекомендуют устанавливать буферные емкости в непосредственной близости от котла отопления. При использовании в системе отопления циркуляционных насосов баки-накопители могут размещаться в доме, гараже, подсобных помещениях.

Принцип работы

Теплоаккумулятор работает следующим образом. Нагретый теплоноситель направляется не сразу на радиаторы или теплый пол, а накапливается в аккумулирующем баке. По мере необходимости в тепле теплоноситель отбирается из теплоаккумулятора и подается на радиаторы или теплый пол. Таким образом, и твердое топливо сгорает наиболее продуктивно, и комфорт в доме поддерживается на должном уровне.

Автоматизация процесса работы теплоаккумулятора производится посредством регуляторов (термостатов), которые управляют работой циркуляционных насосов, смесительных клапанов, обеспечивая максимально эффективную и безопасную работу систем.

Обвязка газовых котлов

Современные газовые котлы имеют хорошую автоматику, которая контролирует все параметры работы оборудования: давление газа, наличие пламени на горелке, уровень давления и температуру теплоносителя в системе отопления. Есть даже автоматика, которая может подстраивать работу под погодные данные. Кроме того настенные газовые котлы в большинстве случаев содержат и такие необходимые устройства как:

  • группу безопасности (манометр, клапан для стравливания воздуха, аварийный клапан);
  • расширительный бачок;
  • циркуляционный насос.
Обвязка газовых котлов

В настенных газовых котлах расширительный мембранный бак и группа безопасности уже установлены

Параметры всех этих устройств указаны в технических данных газовых котов. При выборе модели надо на них обращать внимание и выбирать модель не только по мощности, но и по объему расширительного бака и максимальному объему теплоносителя.

Обвязка газовых котлов

Схема обвязки настенного газового котла

В самом простом случае обвязка котла содержит только отсечные краны на входе в котел — чтобы при необходимости можно было провести ремонтные работы. Еще на обратном трубопроводе, идущем из системы отопления, ставят фильтр-грязевик — для удаления возможных загрязнений. Вот и вся обвязка.

Пример обвязки настенного газового котла (двухконтурного)

Обвязка газовых котлов

В случае подключения одноконтурного настенного газового котла все еще проще — подводят только газ (подключают газовщики), подачу горячей воды к радиаторам или водяному теплому полу и обратку от них.

Читайте также:  Как перейти на индивидуальное отопление не нарушая закон

Схемы обвязки напольных газовых котлов

Обвязка газовых котлов

Напольные модели газовых отопительных котлов тоже снабжены автоматикой, но не имеют ни группы безопасности, ни расширительного бака, ни циркуляционного насоса. Все эти устройства приходится устанавливать дополнительно. Схема обвязки из-за этого выглядит немного сложнее.

Схемы обвязки напольного газового котла

Обвязка газовых котлов

На двух схемах классической обвязки котла установлена дополнительная перемычка. Это так называемая «антиконденсационная» петля. Нужна она в больших системах, если температура воды в обратном трубопроводе слишком низкая, она может вызвать образование конденсата. Чтобы устранить это явление и устраивают эту перемычку. С ее помощью к обратному трубопроводу подмешивается горячая вода с подачи, подымая температуру выше точки росы (обычно 40°C). Есть два основных способа реализации:

В схеме с циркуляционником на перемычке (конденсационный насос) ее делают трубой на шаг меньшего диаметра чем магистрали. Датчик прикрепляют к трубе обратки. При понижении температуры ниже заданной, включается цепь питания насоса, добавляется горячая вода. Когда температура станет выше пороговой, насос отключается. Второй насос — собственно системы отопления он работает все время, пока работает котел.

Во второй схеме с трехходовым клапаном он открывает подмес горячей воды при понижении температуры (выставляется на клапане). Насос в этом случае стоит на обратном трубопроводе.

Обвязка газовых котлов

Сборка простого теплоаккумулятора

Простейший тепловой накопитель работает по принципу термоса. Стенки установки практически не проводят тепло и позволяют воде оставаться теплой в течение достаточно продолжительного времени.

Сборка простого теплоаккумулятора

Для сборки такого агрегата нам понадобятся следующие приспособления:

  • бак. Объем подбирайте индивидуально, по своим потребностям и возможностям. Объективный минимум – 150 л;
  • материал для теплоизоляции. Отлично подходит минеральная вата;
  • клейкая лента;
  • медные трубки для изготовления змеевика;
  • бетонная плита либо доски для опалубки и раствор для заливки.
Сборка простого теплоаккумулятора

Теплонакопитель можно собрать на основе железной бочки. Объем, как уже отмечалось, подбирается индивидуально, однако в использовании бака вместительностью меньше 150 л особого смысла нет.

Первый шаг

Сборка простого теплоаккумулятора

Подготавливаем бочку к дальнейшей работе. Если это старая емкость, тщательно очищаем ее от различных загрязнений и зачищаем следы коррозии.

Теплоаккумулятор, общий видТеплоаккумулятор, патрубки. 1 — система отопления. 2 — верхний змеевик. 3 — нижний змеевик. 4 — охлаждение ТА. 5 — группа безопасности. 6 — магниевый анодТеплоаккумулятор, патрубки с другой стороны. 1 — термометры Wats. 2 — твердотопливный котел. 3 — термодатчики для контроллера солнечных систем

Сборка простого теплоаккумулятора

Второй шаг

Оборачиваем внешние стенки теплоизоляционным материалом. Хорошо подойдет минеральная вата. Окутанную теплоизоляцией бочку дополнительно обматываем скотчем в несколько слоев.

Сборка простого теплоаккумулятора

Третий шаг

Окутываем бак фольгированной пленкой. Для фиксации материала также используем клейкую ленту. При желании обшиваем изолированную конструкцию листовым металлом.

Сборка простого теплоаккумулятора

Четвертый шаг

Делаем змеевик, по которому будет транспортироваться теплоноситель. Для этого используем медную трубку длиной 8-15 м (зависит от объема выбранной бочки) и диаметром порядка 20-30 м. Сгибаем трубу в спираль и помещаем внутрь бака. Змеевик соединяется с котлом. В дальнейшем эта спираль будет нагреваться и отдавать полученное тепло воде в баке.

Сборка простого теплоаккумулятора

ТеплоаккумуляторЗмеевик — теплообменникТрубы довольно неплохо зажимаются между шляпками саморезовПодключение теплообменникаПодключение теплообменникаПодключение теплообменникаУтепление теплоаккумулятора

Пятый шаг

Сборка простого теплоаккумулятора

Делаем патрубки в боковых стенках накопителя. Через один патрубок в бак будет поступать холодная вода, через другой выходить горячая. Патрубки оснащаем кранами для быстрого перекрытия циркуляции воды.

Шестой шаг

Сборка простого теплоаккумулятора

Устанавливаем тепловой накопитель и выполняем его подключение.

Для лучшего понимания порядка подключения теплоаккумулятора смотрим на схему.

Сборка простого теплоаккумулятора

Важно! Бочку можно ставить только на плиту из бетона. Покупаем готовое изделие либо отливаем основание самостоятельно.

По рассмотренному способу выполняется подключение накопителя к системе обогрева, работающей с использованием 1 котла. В случае применения большего количества отопительных агрегатов, схема существенно усложнится. Систему придется оснастить датчиками давления и температуры, взрывным и предохранительным клапанами и т.д. К сборке подобного агрегата рекомендуется приступать только при наличии соответствующих навыков и должного опыта.