Аккумулятор тепла – это специальное устройство, которое предназначено для хранения тепла с целью последующего использования. Применяется в жилом секторе, в квартирах и индивидуальных домах, а также в промышленности.
Особенности конструкционного устройства
Аккумуляторный бак для системы теплоснабжения в самой простой конструкции имеет вид большой емкости, с цилиндрическим или квадратным сечением и несколькими патрубками, расположенными на разной высоте от основания. Его объем может быть в пределах от 200 до 3000 литров, при этом наиболее востребованы изделия от 0,3 до 2,0 кубометров.
Перечень вариантов аккумулятора тепла, вырабатываемого для отопления и присущих ему вариантов, следующий:
- Количество насадок может быть от четырех до нескольких десятков. Это обстоятельство зависит от конфигурации системы теплоснабжения и количества независимых отопительных контуров.
- Накопительный бак теплоизолирован. Нанесение 5-10-сантиметрового слоя пенополиуретана позволяет значительно снизить теплопотери в случаях, когда устройство устанавливается вне отапливаемого помещения. Даже когда бак установлен в доме, теплоизоляция ему не помешает. Дело в том, что устройство объемом от 0,3 до 2 кубометров выделяет значительное количество тепла.
- Для изготовления стен используют как черную, так и нержавеющую сталь. Срок службы бака во втором случае будет больше, но и стоимость будет выше. Кстати, находясь в замкнутой системе, вода приобретает химическую инертность, вследствие чего значительно замедляется процесс коррозии такого металла, как черная сталь.
- Накопительный бак для отопления может иметь несколько внутренних горизонтальных перегородок, разделяющих его на проходные секции. Устройство также имеет фланцы для установки трубчатых электронагревателей. При наличии у них достаточной производительности гидроаккумулятор для систем теплоснабжения сможет выполнять функцию полноценного электрокотла.
- Теплоаккумулятор иногда оснащают теплообменником для нагрева питьевой воды, функцию которого может выполнять аккумулирующий бак, расположенный внутри основного бака, а также пластинчатый проточный элемент. Затраты на нагрев жидкости в этом случае по сравнению с количеством тепловой энергии, запасенной баком, будут незначительными.
- В нижней части теплоаккумулятора также может располагаться дополнительный теплообменник, предназначенный для подключения солнечного коллектора. Его устанавливают исключительно внизу, так как это обеспечивает максимально возможную теплоотдачу от коллектора даже при его ничтожно малом КПД.
Наличие теплоаккумулятора в системе отопления жилого помещения позволяет аккумулировать свободную тепловую энергию. Его использование оправдано в определенных случаях.
Твердотопливные котлы
Для агрегатов, работающих на твердом топливе, оборудованных водяным контуром и не имеющих его, наиболее эффективным является способ, при котором после сжигания дров, угля и т д достигается максимальная производительность и минимальное количество отходов наблюдаются пепел, кислоты и следы смолы.
Регулировка такого параметра котла, как производительность, осуществляется путем ограничения доступа воздуха в камеру сгорания. Устранить избыточную тепловую мощность можно только в том случае, если радиаторы нагреть до максимума, а затем дать им остыть.
Но такой режим работы малоэффективен, приводит к быстрому износу труб и их соединений, а также создает в помещениях несколько комфортную температуру.
В такой ситуации может помочь отопление дома тепловым аккумулятором:
- когда котел вырабатывает тепло на полную мощность, а затем утилизируется в контейнере;
- после полного сгорания топлива вода циркулирует между накопительным баком и батареями, постепенно забирая у них тепловую энергию.
Электрический котел
Когда источником тепла является электрическая энергия, аккумулирующее отопление также выгодно, хотя современные отопительные агрегаты могут плавно шагать или регулировать мощность и не требуют постоянного обслуживания.
Но наличие ночного тарифа позволяет сэкономить, так как стоимость киловатт-часа при установке двухтарифного счетчика отличается и намного ниже. Программируемый котел включится ночью по таймеру и нагреет накопительный бак в системе отопления до максимальной рабочей температуры 90 градусов.
В дальнейшем тепловая энергия, накопленная за ночь, используется для обогрева дома. Чтобы дозировать расход горячей воды для системы отопления, регулируют мощность циркуляционного насосного оборудования.
Многоконтурные системы теплоснабжения
Накопительный бак имеет еще один полезный функционал: наряду с аккумулированием тепла его можно использовать как гидропушку. Дело в том, что в верхней части корпуса теплоаккумулятора обычно больше четырех патрубков. Благодаря их наличию на разных уровнях накопительного бака можно подобрать жидкости с разной температурой нагрева.
В результате получается высокотемпературный контур с батареями и низкотемпературный обогрев за счет обеспечения теплого пола. Но при этом все равно придется ставить насосы по схемам терморегулирования.
В разное время суток на одной и той же высоте контейнера температура может сильно различаться. Пары используются не только как отводы для отопительных контуров. Также возможно подключение к теплоаккумулятору нескольких котлов разного типа.
Подключение гидроаккумуляторов тепла
Система теплоснабжения с термоаккумуляторами устроена следующим образом: они подключаются так же, как и с гидрострелками. Термобатареи отличаются от них только объемом и наличием теплоизоляции.
Аккумуляторы тепла комплектуются подающими и обратными трубами, подключенными к котлу. Подача соединяется с верхней частью накопительного бака, а обратная – с нижней.
Питание вторичных контуров зависит от температуры жидкости, которая им необходима. При высокотемпературном нагреве вода берется сверху бака, а при низкотемпературном отоплении – снизу.
Расчет тепловой емкости
По инструкции теплоемкость рассчитывается по простой формуле:
Q = mc(T2-T1), где:
- Q – количество аккумулированного тепла;
- m – масса воды в баке;
- с – удельная теплоемкость, равная 4200 Дж/(кг·град) для воды);
- Т2 — Т1 — разница между начальной и конечной температурами рабочего тела.
Например, аккумулятор тепла имеет объем 2 кубометра, дельту температур 20 градусов и может хранить 2000 кг. В результате расчетов получается, что танк сможет отдать 168 мегаватт тепловой мощности за одну секунду, или 5 киловатт за 9,3 часа.
