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.

Данная энергия рассчитана на то, чтобы минимизировать теплопотери дома и, по возможности, компенсировать их за счет подачи определенного количества разогретого теплоносителя в радиаторы отопительной системы.

За счет подобной конструкции радиатор и котел работают независимо друг от друга и способны нормально функционировать в своем режиме. Стоит отметить, что радиаторы в данном случае будут работать примерно по такому же принципу, что и в централизованной системе отопления.

Теплоаккумулятор своими руками

Если владелец дома или квартиры собирается сделать подобную конструкцию самостоятельно, то ему поначалу следует точно выяснить, какие именно функции она выполняет.

С помощью теплоаккумуляторов можно не только поддерживать комфортную температуру в помещении, но и обеспечить проживающих людей горячей водой и сильно снизить финансовые затраты на само отопление. За счет установки подобного оборудования можно сразу объединить несколько источников тепла, образовав один общий контур.

Выполняем расчеты

Прежде чем приступить к изготовлению теплового аккумулятора, необходимо произвести все необходимые расчеты, которые помогут правильно подобрать объем изделия. В первую очередь, следует принимать во внимание, что требуемое количество тепловой энергии должно совпадать с уровнем потерь тепла.

Можно попробовать воспользоваться достаточно простым принципом, который не принимает во внимание разного рода дополнительные факторы, так как для отопления частного дома этого будет вполне достаточно.

При расчетах следует учитывать, что на каждые десять квадратных метров отапливаемой площади понапрасну расходуется 1 кВт тепла. Эта величина весьма усредненная, однако лучше всего отталкиваться именно от этого показателя.

Для грамотного восполнения потерь тепла нужно учитывать и момент, связанный с объемом воды, циркулирующей по отопительной системе, а также ее температуру. Приблизительно будет расходоваться около 7 тысяч кВт ежемесячно только на теплопотери для дома, отапливаемая площадь которого составляет порядка ста квадратных метров. По этой причине следует подбирать объем аккумулятора таким образом, чтобы он мог выделять подобное количество теплоты в указанный период.

Теплоаккумулятор имеет в своей конструкции определенную теплоизоляцию, чтобы вода не отдавала тепло стенкам бака. Лучше всего изолировать его с помощью теплоизоляционных материалов современного типа, так как они способны удерживать тепло в течение длительного времени. В принципе, толщины теплоизоляции, равной 10 см, будет вполне достаточно. Если же конструкция будет получаться чересчур громоздкой, то толщину этого слоя можно сделать несколько меньше.

Необходимые материалы и инструменты

Перед началом работы следует запастись всем необходимым, чтобы все находилось под рукой:

Листовой утеплитель (наиболее качественным изделием на сегодняшний день является минеральная вата) – будет вполне достаточно 20-ти квадратных метров;
Патрубки подходящего диаметра, по которым теплоноситель будет заходить в бак;
Медные трубки или ТЭН;
Цементно-песчаный раствор или бетонная плита подходящей толщины;
Фольгированный скотч;
Листовой металл – можно взять оцинкованную жесть, так как она не ржавеет и не поддается коррозионным процессам.

Схема подключения теплоаккумулятора

Изготовление

Когда все необходимые расчеты произведены, удалось определиться с объемом теплового аккумулятора, а под рукой есть все необходимое для сборки, можно начинать собирать саму конструкцию.

Если роль теплового аккумулятора будет выполнять металлическая бочка, то ее сначала следует полностью очистить от мусора, ржавчины и прочих загрязнений. Желательно также обработать изделие антикоррозийными составами хотя бы изнутри, но лучше и снаружи покрыть ими, чтобы ржавчина не образовывалась в течение как можно большего времени.

Для этого лучше взять ортофосфорную кислоту, покрыть ей поверхность металла, а затем для лучшей гидроизоляции обработать бочку четырьмя или даже пятью слоями грунтовки.

На следующем этапе следует позаботиться о том, чтобы тепло не уходило из бочки. Это нужно для того, чтобы вода оставалась подходящей температуры в течение длительного периода времени. Кроме того, теплоизоляция предназначена для недопущения нагрева окружающего аккумулятор воздуха. Это позволит значительно сэкономить энергию.

В случае с минеральной ватой закреплять ее придется при помощи фольгированного скотча, плотность этого утеплителя значительно выше. При необходимости можно изготовить дополнительный внешний кожух из жести или другого листового металла.

В дальнейшем следует сделать змеевик, внутри которого будет перемещаться теплоноситель. Он изготавливается из медных трубок, диаметр которых должен быть не более 30 мм. Длина этого элемента конструкции напрямую зависит от того, насколько большого объема получился теплоаккумулятор. В среднем тратится порядка 15 метров этой трубы. Этот элемент должен быть подключен к котлу, так как по нему будет проходить горячая вода. Холодная вода, расположенная в баке, начнет разогреваться именно благодаря данному змеевику.

Конструкция практически полностью готова. Нужно проделать два отверстия, через которые будут подводиться подводящие и отводящие патрубки. На них в дальнейшем нужно будет установить запорную арматуру.

На место, где будет установлена данная бочка, следует положить бетонную плиту или же изготовить какое-нибудь иное жесткое основание, чтобы конструкция в процессе эксплуатации не сошла со своего места. Его можно выложить из кирпича или же залить пол бетоном самостоятельно.

Инструкция по изготовлению теплоаккумулятора

Модернизация теплоаккумулятора

Ранее была описана классическая конструкция теплоаккумулятора, однако есть несколько элементарных хитростей, с помощью которых можно сделать работу данного устройства более эффективной и экономичной:

Снизу можно разместить еще один теплообменник, функционирование которого будет базироваться на использование солнечных коллекторов. Этот вариант подойдет для пользователей, которые предпочитают экологически чистую энергию;
Если система отопления обладает несколькими контурами работы, то лучше всего разделить бочку внутри на несколько секций. Это позволит в дальнейшем сохранять температуру на весьма приемлемом уровне в течение максимально долгого времени;
Если позволяют финансовые средства, то в качестве утеплителя можно взять пенополиуретан. Этот материал стоит намного дороже, однако он удерживает тепло значительно лучше. Вода будет сохранять температуру в течение очень долгого времени;
Можно установить сразу несколько патрубков, которые позволят сделать систему отопления более сложной, оборудовать ее сразу несколькими контурами;
Разрешается установить дополнительный теплообменник вместе с основным. Вода, разогревающаяся в нем, будет использоваться для разного рода бытовых нужд – это достаточно удобно.

Как подключить

На начальном этапе следует установить котел согласно схеме. На трубу, которая будет идти к накопителю, нужно будет поставить специальную группу безопасности и трехходовой клапан, чтобы не допустить возникновения конденсата. В дальнейшем к системе следует подключить теплоаккумулятор, а к трубе, выходящей из него, нужно будет присоединить трехходовой смесительный кран.

Теплоаккумулятор не обойдется без установки циркуляционного насоса, который должен быть оснащен релейным термостатом с погружной гильзой. Также следует устанавливать два обратных клапана.

Как сделать теплоаккумулятор для котлов отопления своими руками

Буферная емкость ведущих производителей, изготовленная в заводских условиях, на 500 л. обойдется приблизительно в 30000-38000 руб. Изготовление теплоаккумулятора для котла отопления своими руками будет стоить приблизительно вдвое дешевле. Цена будет еще меньше если самостоятельно установить емкость и выполнить обвязку.

Какого объема должен быть тепловой накопитель

Принцип работы теплоаккумулятора связан с накоплением тепловой энергии во время работы котла и ее отдачи после отключения отопительного оборудования. Фактически, буферная емкость работает по принципу обыкновенной электроаккумулятора.

От объема резервуара зависит то, сколько времени будет поддерживаться обогрев здания в автономном режиме. Прежде чем приступить к изготовлению системы отопления с самодельным тепловым аккумулятором, потребуется рассчитать объем бака.

Существует два метода вычислений:

Предположительный расчет емкости теплового аккумулятора для дома с площадью 100 м²:

Площадь дома отапливаемая

y = S/10*0.53 = 100 м² / 10 * 0.53 кВт = 5.3 кВт

Суточная потребность возмещения теплопотерь

Q = y*24 = 5.3 кВт * 24 ч = 127.2 кВт-ч.

Удельная теплоемкость воды

Cуд = 0.00116 кВт-ч/кг•°С

Разница температур воды

Удельный вес воды

V = Q/(C*T*g) = 127.2 кВт-ч / (0.00116 кВт-ч/кг•°С * 50°С * 1000 кг/м³) = 2.19 м³

Согласно таблицы, эффективное водяное отопление с самодельной емкостью для дома, способное проработать в автономном режиме около 10 часов, 2,19 м³. Можно уменьшить объем до 1,4 м³ при этом тепловой аккумулятор будет способен отдавать тепло 5 часов. После проведения расчетов можно приступать к изготовлению бака аккумулятора своими руками.

Как и из чего сделать буферную емкость

Теплоаккумулятор изготавливают по чертежу заводского бака. Внутреннее устройство полностью идентично. Бак состоит из следующих узлов:

Чтобы изготовить буферную емкость самостоятельно достаточно собрать аккумулятор подобно заводскому модулю. Следует помнить, что для разных систем отопления (открытого и закрытого типа), требуются баки разной конструкции. Также будет необходимо подобрать материал для изготовления и утепления емкости.

Тип конструкции теплонакопителя

Существует несколько видов емкостей, классифицирующийся по форме и устройству. Самодельные баки теплоаккумуляторы бывают:

Для самотечной системы отопления подойдет только открытый буферный бак. Отличие в конструкции: наличие патрубка в верхней части емкости, сообщающегося с атмосферой.

Материал для изготовления аккумуляторного бака

Вариантов для изготовления множество. Наиболее распространенные:

Кроме изготовления сварной конструкции бака используют уже готовые емкости. Подойдут: старые бойлеры, ресиверы, емкости для хранения жидкого азота, баллоны под сжиженный газ и т.п.

Как утеплить буферную емкость

В заводских накопителях изоляцию прокладывают между внутренним баком и внешним кожухом. В самодельных буферных емкостях для твердотопливного котла используется тот же метод теплоизоляции.

Утеплению подлежат стенки теплоаккумулятора. Рекомендуют использовать минеральную или базальтовую вату толщиной не менее 6-8 см. С ватой легко работать. Минеральная теплоизоляция бака пропускает влагу и конденсат (дышит), не скапливая жидкость внутри волокон.

Еще один плюс. Как показывает практика, буферные емкости, утепленные ватой, не любят мыши. При изоляции пенопластом или пенополистиролом грызуны не редко селятся внутри теплоизолирующего слоя. Появившиеся дырки приводят к быстрой потере тепла и снижению КПД накопителя.

Чертежи для изготовления теплоаккумулятора

Теплоаккумулятор можно сделать своими руками. Достаточно рассчитать объем бака, подобрать подходящий материал и изоляцию.

Изготавливаем теплоаккумулятор для твердотопливного котла своими руками

Твердотопливные котлы сегодня представляют повышенный интерес для потребителей. Популярность нагревательной техники, работающей на твердом топливе, вызвана рядом факторов, которые оказывают влияние на выбор покупателей. Ввиду сложности оборудования системы газового отопления и удорожания природного газа, основной акцент в плане организации обогрева жилых помещений смещается на нагревательные приборы, работающие на твердом топливе. Однако работа твердотопливных котлов не так проста, как кажется на первый взгляд.

Основная причина в том, что подобная отопительная техника нуждается в дополнительных приспособлениях и устройствах, регулирующих ее работу. Важная связка для всего отопительного комплекса – это твердотопливный котел, подключенный вместе с теплоаккумулятором в одну систему. Рассмотрим детальнее, насколько нужен тепловой аккумулятор для автономной системы отопления, можно ли его сделать своими руками.

Место теплоаккумулятора в системе отопления

Отопительная техника на твердом топливе удобна, практична и эффективна. Особенно возможности современных твердотопливных котлов оценили по достоинству жители загородных домов и коттеджей. Монтаж автономной системы отопления с использованием нагревательных приборов на угле или на дровах вполне осуществить своими силами. Тем более что на установку твердотопливных агрегатов не требуется разрешения. Все основные элементы отопительного комплекса, кроме самого нагревательного агрегата и ряда контролирующих механизмов, можно собрать и сделать самостоятельно. Главное знать, что и для чего монтируется, с какой целью!

К тому же возможность сделать некоторые приспособления и механизмы собственноручно, позволит вам сэкономить значительные средства. Теплоаккумулятор является как раз тем устройством, которое можно соорудить самостоятельно, учитывая тот факт, что заводские изделия достаточно дорогие.

Грамотные рекомендации специалистов, дополнительные источники технической информации подскажут вам, как изготовить теплоаккумулятор для твердотопливного котла своими руками. Соблюдение определенных требований и условий при изготовлении обеспечит вам необходимую надежность и работоспособность механизмов. Перед тем как приступить к рабочему процессу, следует ознакомиться с устройством накопителя тепла.

Значение устройства

Понять конструкцию теплового накопителя можно только после того, как определимся со значением и местом этого агрегата в системе отопления. По своей конструкции теплоаккумулятор является термосом, т.е. специальной емкостью, куда поступает нагретый теплоноситель. В течение определенного времени котловая вода, накопленная в емкости, сохраняет заданные температурные параметры. При уменьшении интенсивности горения в котле, или в случае его остановки, теплоноситель из бака будет поступать в систему отопления, продолжая поддерживать температуру в радиаторах на определенном уровне.

Важно! Теплоаккумуляторы обеспечивают безопасность отопительной техники и систему домашнего отопления от чрезмерного охлаждения, но и от перегрева. Задача накопительной емкости заключается в снятии избыточного тепла, вырабатываемого отопительным агрегатом на пике своей работы.

За счет присутствия в системе теплового накопителя стало возможным не только добиться сбалансированного теплоснабжения отопительного контура, но и обеспечить существенную экономию топлива. Теплоаккумулятор, включающийся в работу при снижении мощности котла, увеличит промежуток времени между загрузками топлива. К тому же такой принцип работы предоставит вам больше свободы, освободив от необходимости частого подкидывания топлива в котел.

На заметку: участие буферной емкости (теплоаккумулятора) в работе системы отопления снижает расходы топлива на 30-50%, в зависимости от вида и типа нагревательной техники. Количество загрузок топлива в топку прямо пропорционально объему теплового аккумулятора.

Анализ конструкции теплового аккумулятора

Принцип работы устройства определяет и саму конструкцию. Обычно заводские приборы представляют собой цельную просторную металлическую емкость, внутри которой расположены дополнительные теплообменники. Как правило, такие изделия имеют спиральную, змеевидную форму, повторяя цилиндрическую конфигурацию основного устройства.

В каждом отдельном случае, в зависимости от мощности отопительного агрегата и от требований к системе отопления, количество дополнительных теплообменных контуров может быть разным. Нужный объем теплоаккумулятора определяется путем несложных расчетов, о которых поговорим позже.

Такое количество теплообменников объясняется не только одним желанием снять как можно больше тепла в момент пиковой нагрузке твердотопливного котла, но и технической целесообразностью. Один змеевик может использоваться для снятия избыточной тепловой энергии с котла, другой теплообменник используется для сохранения теплоносителя нужной температуры, идущего в отопительный контур. Третий змеевик, если таковой есть, предусмотрен для обеспечения жителей дома горячим водоснабжением.

Глядя на конструкцию агрегата, можно подытожить преимущества установки подобного приспособления. А они следующие:

накопление тепловой энергии, расходуемой при сжигании топлива на другие цели и нужды;
экономия топлива;
экономия личного времени обитателей дома, расходуемого на обслуживание котельного оборудования;
техническая возможность объединить в одну систему разные источники тепла;
увеличение КПД твердотопливного агрегата до высоких значений;
предохранительная функция, защита оборудования от перегрева;
возможность регулировать температуру нагрева теплоносителя в отопительном контуре.

Создаем теплоаккумулятор своими руками

На рисунке-схеме показан самый распространенный вариант подключения теплового аккумулятора в систему автономного отопления.

На первый взгляд сложно в конструкции накопительного бака ничего нет. Большая стальная емкость, в которую помещены змеевики. Однако сложность работы в домашних условиях кроется именно в тонкостях и в нюансах.

Этап первый — теоретический

Начинать работу следует с поиска необходимой емкости. Потребуется резервуар достаточно большой вместимости и объема. Чем больше, тем лучше. Конечно, не стоит вдаваться в крайности и гнаться за огромными размерами вашего будущего детища. В противном случае, вы встанете перед проблемой, как втиснуть громоздкое устройство внутрь котельного помещения.

Важно! Следует сразу сказать – если вы решили сделать прибор самостоятельно, сразу настраивайтесь на большой объем работы, как с технической точки зрения, так и с теоретической. Сэкономив на покупке, вы рискуете потерять во времени и в технологичности готового изделия.

На данном этапе помимо поиска и подбора, соответствующих комплектующих и деталей конструкции, придется заняться теоретическими расчетами для определения оптимального в данном случае объема бака. Расчёт емкости теплоаккумулятора для домашнего твердотопливного котла поможет вам в дальнейшем разобраться с размещением агрегата в котельной, подскажет каким образом осуществить обвязку оборудования. Для начала определим объем емкости самым простым способом, в котором ключевое место занимают физические законы.

Располагая исходными данными:

тепловая мощность, необходимая для обогрева жилых помещений дома;
промежуток времени, в течение которого твердотопливный котел будет остановлен и его место в снабжении системы отопления горячей водой займет теплоаккумулятор.

Дальнейшие действия рассмотрим на примере:

Площадь дома примерно 100 м 2 , твердотопливный котел простаивает в ночное время 5 часов. Берем среднюю тепловую мощность для обогрева дома в 10 кВт.

Исходя из этого, ясно, что тепловой аккумулятор должен выдавать в систему до 10кВт тепловой энергии. За все время простоя нагревательного агрегата это значение составит 50 кВт. Эти расчеты проводятся с учетом того, что вода в накопительной емкости нагрета до температуры 90 0 С. а в отопительном контуре не более 60 0 С. Разница температур составляет 30 градусов. Исходные данные подставляем в формулу:

Q = cmΔt Если нам интересно количество воды, которая должна поступать в бак, то формула примет иной вид m = Q / c Δt, где:

Q — расход тепловой энергии, требуемый для обогрева дома плоащадью 100 м 2 (в нашем случае 50 кВт);

c — удельная теплоемкость воды 4.187 кДж/кг. (0,0012 кВт/кг)

Δt – разность между температурой котловой воды в емкости и в радиаторах отопления (30 0 С)

Получаем 50 /0,0012 х 30 = 1,388 кг, что означает, ориентировочный объем бака для теплоаккумулятора должен составлять 1,4 м 3 . Соответственно тепловой накопитель для вашего твердотопливного агрегата должен быть не меньше 1,4 куб. метров.

Важно! Для того, что бы твердотопливный котел полностью зарядил тепловой энергией ваш накопитель, нагревательному прибору потребуется больший запас мощности. Такая необходимость возникает ввиду того, что котел будет работать на два, если не три фронта: одновременно заниматься обогревом жилых помещений, обеспечивать работу системы ГВС и заполнять горячей водой теплоаккумулятор.

Этап второй — технологический

Сделав необходимый расчет, занимайтесь подбором соответствующей емкости. В качестве основного корпуса можно использовать баки для подогрева воды, используемые в столовых и предприятиях общественного питания. Обычно такие приспособления изготавливаются из нержавеющей стали. Если вам не удалось найти подобные предметы, используйте для своих целей любые стальные емкости, желательно с крышкой. При одном условии: стенка резервуара не должна быть тонкой (минимум 4-5 мм).

Более перспективный вариант — металлическая бочка. Для установки в загородном доме оптимальный объем емкости – 1000 литров. Большие резервуары, более 5 м 3 необходимо оснастить ребрами жесткости. Грамотная установка и расположение бака позволят в дальнейшем, при возросшей металлоемкости, занять агрегату необходимую устойчивость. Для простоты изготовления бака с нуля, выбирайте прямоугольную форму.

Для справки: при отопительной системе с естественной циркуляцией делается накопитель открытого типа, давая возможность емкости иметь сообщение с атмосферным воздухом. Ставится такого агрегат всегда в самом высоком месте дома, желательно на чердаке.

В случае работы с бочкой, нужно врезать в корпус патрубки, по количеству змеевиков. Змеевики делаются из стальных водопроводных труб. В данном случае необходимо создать как можно большую поверхностную площадь, через которую будет происходить отъем тепловой энергии. Готовые теплообменники изнутри привариваются к патрубкам. Сколько теплообменников, соответственно и столько пар патрубков, на вход и на выход.

Заключение

После того, как вы сделали накопительную емкость, сумели сделать правильную обвязку, надо заняться теплоизоляцией агрегата. Изготовленный из металла теплоаккумулятор, без должной изоляции будет раздавить драгоценное тепло направо и налево. Здесь можно использовать любые подручные материалы, начиная с минеральной ваты, заканчивая пенополистиролом.

Свой тепловой аккумулятор вы можете утеплить, как вам угодно. Главное, что бы емкость выполняла задачу термоса, теплообмен между стенками накопителя и атмосферным воздухом отсутствовал. Когда у вас стоит одноконтурный котел с естественной циркуляцией, утепление накопительной емкости должно быть усиленным. В противном случае (чердак одно из самых холодных мест в доме), ваш котел будет постоянно работать с повышенной нагрузкой, а система отопления будет пополняться уже остывшим теплоносителем.

Интересно почитать: Инструкция по консервации котлов