Буферная емкость для твердотопливного котла своими руками: теория и практика

Все, кто для отопления своих домов используют твердотопливные котлы, знают, что независимо от модели в данной системе невозможно организовать равномерную подачу и сжигание топлива. При его прогорании температура теплоносителя и воздуха в помещении достаточно быстро снижается. Владелец вынужден регулярно осуществлять подачу топлива, а это не всегда возможно. Решить данную проблему поможет подключение буферной емкости к твердотопливному котлу. Обо всех достоинствах и недостатках такой схемы работы системы отопления и пойдет речь в этой публикации.

Устройство и принцип работы

В простейшей конструкции буферная емкость (теплоаккумулятор, бак-аккумулятор) представляет собой теплоизолированный металлический бак с четырьмя патрубками: два для котлового контура и два, для контура отопительной системы.

 В верхней части устройства, расположен подрывной клапан, который, в случае необходимости, стравливает избыток давления. В днище данного устройства устанавливается дренажный кран, благодаря которому можно сливать теплоноситель. В некоторых моделях теплогенератора предусматривается наличие электрического ТЭНа и (или) змеевика, для подогрева теплоносителя от других источников тепла. Достаточно часто в верхней части конструкции располагается теплообменник, благодаря которому производится подогрев воды для ГВС дома.

Принцип действия данного устройства следующий: бак заполнен теплоносителем. При запуске котла циркуляционный насос котлового контура подает из нижней части теплоаккумулятора охлажденный теплоноситель, который после нагрева поступает в верхнюю часть буферной емкости. Горячий теплоноситель легче холодного, поэтому он всегда находится в верхней части бака. Пока твердотопливный котел работает по малому кругу (только через буферную емкость) происходит постепенное замещение холодного теплоносителя горячим.

После того, как весь теплоноситель прогрелся, включается циркуляционный насос отопительного контура, нагретый теплоноситель из верхней части бака начинает поступать в систему отопления. Остывшая обратка поступает в нижнюю часть бака-аккумулятора, а оттуда – в котлоагрегат.

Из-за разницы в плотности, горячий и холодный теплоноситель в буферной емкости практически не смешивается.

Основные достоинства такой схемы отопления в том, что при остановке котла данная система еще некоторое время будет снабжать радиаторы горячим теплоносителем. Правильный подбор буферной емкости для твердотопливного котла позволяет значительно увеличить время между топками котла, уменьшить расход топлива и сэкономить средства. Кроме этого, использование этого устройства позволит сгладить температурные колебания в котловом и отопительном контуре.

Недостатком отопления с теплоаккумулятором является то, что между запуском котла и прогреванием радиаторов проходит достаточно большой период. В зависимости от температуры в помещении и емкости бака, такое время может составлять 2-4 часа.

Немного отвлечёмся, так как хотим сообщить вам, что нами был составлен рейтинг твердотопливных котлов по модеям. Подробнее вы сможете узнать из следующих материалов:

• Твердотопливные котлы длительного горения с водяным контуром - отечественные производители
• Твердотопливные котлы длительного горения с водяным контуром - зарубежные производители

Схема обвязки

Теплогенератор не может правильно функционировать без обвязки.

Теплогенератор устанавливается параллельно котлоагрегату и отопительному контуру в разрыв между ними. Обвязка твердотопливного котла с буферной емкостью включает в себя два циркуляционных насоса для котлового и отопительного контура, трехходовой клапан (на котловой контур) и балансировочный кран (на отопительный контур), расширительный бак, подрывной и дренажный клапан, манометр.

1. Трехходовой термостатический клапан на котловом контуре создает движение теплоносителя по малому контуру, до тех пор, пока его температура не достигнет установленного значения. После нагрева теплоносителя, клапан перекрывает движение горячего теплоносителя, и открывает путь для движения обратки из теплоаккумулятора. Устанавливается между подачей и обраткой на котловом контуре.
2. Балансировочный кран позволит регулировать температуру обратки путем подмешивания к ней горячего теплоносителя, дабы исключить образование на теплообменнике котла конденсата. Балансировочный кран на отопительном контуре защищает радиаторы от перегрева путем уменьшения подачи теплоносителя (в обход отопительной системы) на обратку.
3. Расширительный бак компенсирует тепловое расширение теплоносителя.
4. Подрывной и дренажный клапан – это группа безопасности, которая работает в случае чрезмерного давления теплоносителя. Манометр – элемент группы безопасности, который показывает давление в системе.
5. Фильтр грубой очистки обратки ставится для защиты трехходового крана

6. Схема обвязки твердотопливного котла с буферной емкостью, как правило, включает в себя циркуляционные насосы, которые перемещают теплоноситель по контурам.

   Совет: Для правильной работы системы необходимо чтобы производительность насоса отопительного контура была несколько выше, чем производительность котлового насоса. Для дома, площадью до 300м², необходимые параметры котлового насоса 25/40; (25 мм диаметр подключения, 40 – напор 4 м.); параметры насоса на отопительный контур 25/60 (25 мм диаметр подключения, 40 – напор 6 м.).Точная регулировка производится после первичного запуска системы.

7. Не стоит забывать и об установке на подающий патрубок клапана охлаждения, который при превышении температуры теплоносителя выше 90°С, подмешивает в него водопроводную воду.

Грубый расчет буферной емкости твердотопливного котла производится по алгоритму: на 1 кВт мощности котельной установки необходим бак, объемом от 20 до 40 литров. Именно такие показатели позволяют системе работать наиболее эффективно. Можно рассчитать объем бака более точно (до литра), но тогда вам придется учитывать: отапливаемую площадь, рассчитать теплопотери жилища при различных погодных условиях, выяснить количество теплоносителя, которое необходимо системе на час работы в условиях наиболее низкой температуры в вашем регионе. Время между топками котельной установки нужно умножить на расчетное значение. Полученный результат и будет необходимым для вашей системы объемом теплоаккумулятора.

Как самостоятельно сделать бак-аккумулятор

В связи с тем, что данные установки достаточно дороги, то многие наши соотечественники спрашивают: «Как сделать буферную емкость для твердотопливного котла своими руками?» В принципе, нет ничего невозможного для человека с «прямыми руками», знаниями основ теплотехники, обладающего необходимым материалом, инструментом, навыками его использования и неприличным количеством свободного времени.

Если вы всем вышеперечисленным обладаете, то необходимо:

• сварить герметичную емкость необходимого объема; Использовать необходимо нержавеющую сталь, толщиной не менее 1,5 мм.
• сделать врезку штуцеров, диаметром 1 дюйм и с необходимой резьбой для соединения с котельным оборудованием и отопительной системой;
• врезать в верхнюю часть устройства подрывной клапан, а в днище дренажный кран;
• теплоизолировать бак базальтовым волокном, толщиной 100 мм.
• сварить кожух из тонкой оцинкованной стали, опираясь на внешние размеры теплоизолированного бака.
• Установить устройство на ножки.
• Окрасить устройство.

Исходя из опыта, сэкономить на том, чтобы изготовить своими руками теплоаккумулятор для твердотопливного котла, не получится. Практически за те же деньги новый бак-аккумулятор будет более безопасным, долговечным и функциональным.