Виды буферных емкостей для котлов — преимущества и схемы обвязки

Способы обогрева подземного резервуара

• Нагревательный кабель снаружи резервуара
• Нагревательный кабель внутри резервуара
• Врезной электронагреватель
• Погружной электронагреватель

Электрообогрев греющим кабелем снаружи

Применяется для большинства типов РГСП ввиду значительной экономической эффективности и простоты монтажа. Система кабельного обогрева монтируется на этапе установки резервуара, чаще всего включается в комплектацию на этапе проектирования объекта.

Применение обогрева подземного резервуара снаружи

• Резервуаров противопожарного запаса воды и воды для технических нужд.
• Дренажных емкостей для сбора сточных вод.
• Резервуаров системы очистных сооружений и септиков.
• Резервуаров для хранения нефтепродуктов и топлива.
• Емкостей для хранения щелочей, кислот и иных химических веществ.

В системах обогрева РГСП используется саморегулирующийся греющий кабель мощностью от 24-30Вт/м в защитной оплетке, стойкой к механическим повреждениям. Кабель монтируется под теплоизоляцию. Греющим кабелем обогреваются емкости различного объема от 1 до 150м3.

Для компенсации тепловых потерь греющий кабель укладывается змейкой в нижней части резервуара на высоту от 1м до 1/3 от высоты горизонтальной части резервуара, с определенным шагом, который зависит от мощности кабеля и величины теплопотерь. В большинстве случаев обогрев для данного вида емкостей используется для защиты от замерзания и подержания температуры не выше +5..+10С.

• Расчет системы обогрева резервуаров
• Проектирование электрообогрева резервуаров

При проектировании системы обогрева необходимо учитывать срок службы (ресурс) греющего кабеля, а также возможность аварии или повреждения системы. Так как замена греющего кабеля на заглубленной в грунт ёмкости практически невозможна, применяют функцию резервирования. Резервирование – монтаж дополнительной, дублирующей секции нагревательного кабеля. Данный способ значительно увеличивает надежность системы, особенно если планируется длительный срок эксплуатации объекта. Средний срок службы греющего кабеля в системе обогрева составляет 15-20 лет.

Пример обогрева подземной емкости с резервной линией кабеля

Срок службы греющего кабеля

Обогрев внутри резервуара

В качестве нагревательного элемента применяется специальный нагревающий кабель в оболочке из фторополимера, стойкий к воздействиям химически агрессивных сред. Витки кабеля крепятся на монтажную ленту, распределяясь по внутренней поверхности резервуара и образуя сетку (нагревательный мат). Так как лента размещена непосредственно в жидкости, КПД работы системы гораздо выше. Монтируется кабель через горловину, таким же образом возможно осуществлять обслуживание и ремонт.

При монтаже системы кабельного обогрева внутри емкости следует уделить особое внимание герметичности соединений и материалам, из которых они изготовлены. Лучше всего для агрессивных сред подходят силиконовые муфты, которые могут быть установлены поверх основного соединения в качестве дополнительной антикоррозийной защиты

В некоторых случаях для защиты от агрессивной среды применяют стальные трубы. Нагревательный кабель устанавливается внутри этих труб. При этом эффективность данной системы падает незначительно по сравнению с непосредственным размещением нагревательного кабеля в агрессивной среде.

Внутренний обогрев резервуаров тэнами НБП, НБВ

Для внутреннего обогрева резервуаров, содержащих вещества повышенной пожароопасности, таких как нефть, мазут, гудрон, техническое масло, битум, гудрон – часто применяют трубчатые нагревательные элементы (ТЭН). Тепловыделение обеспечивают трубчатые нагревательные сердечники (ТЭНС). Главное преимущество данного способа электрообогрева – возможность заменить систему без слива содержимого емкости.

Погружные тэны НБП

Врезные тэны НБВ

Рабочее напряжение ТЭНов – 220-380 В. Мощность до 50 кВт. Средний ресурс – 15000 часов, срок службы до 8 лет. Для взрывоопасных объектов используются ТЭНы во взрывозащищенном исполнении.

Система управляется посредством шкафа управления. Мощность системы определяется после расчета предполагаемых тепловых потерь и характера содержимого продукта.

Недостатком использования ТЭНов является небольшой срок службы и неравномерный разогрев технологической жидкости в резервуре.

Буферная емкость своими руками

Можно ли сделать буферную емкость своими руками, вопрос спорный. Одни говорят, что реально соорудить теплоаккумулятор собственноручно. Однако, как рекомендуют специалисты, лучше не рисковать и все-таки приобрести тепловой аккумулятор в специализированных магазинах.

Есть несколько причин, по которым лучше отказаться от такой затеи:

• форма бака будет выглядеть не эстетично;
• необходимо использовать 5 мм металл, что усложняет сварочные работы;
• верхние крышки емкости необходимо изготавливать сферическими, так как при нагревании увеличивается давление внутри бака;
• нужны большие затраты на необходимый материал;
• фирменные теплосберегающие емкости дополнительно оснащены змеевиками для подключения к водоснабжению и подачи горячей воды, собственными руками это не получится сделать.

Очевидно, что изготавливая буферный бак своими руками, не получится сэкономить, лучше приобрести новый. Покупая емкость можно не тратить время на покупку необходимых материалов, а также на проведение сварочных работ. Новый теплоаккумулятор будет более надежный и функциональный.

Приобретать буферную емкость необходимо только в специализированных магазинах и обязательно проверять наличие сертификатов.

При покупке теплового аккумулятора необходимо обращать внимание на следующие важные моменты, от которых будет зависеть функциональность бака:

• на размер и вес, может так случиться, что для такой объемной конструкции не найдется места в доме, тогда эту проблему нужно будет решать;
• разные по объему, производители выпускают емкости разного литража, чтобы удовлетворить потребности всех покупателей. Самые востребованные емкости от 300 до 5000 литров;
• максимальное давление воды в отопительной системе. От этого зависит толщина стенок бака и его форма;
• максимальная допустимая температура воды, на которую рассчитана буферная емкость;
• материал, из которого изготовлен бак. Как правило, для его изготовления необходима, мягкая углеродистая сталь с непромокаемым покрытием или нержавеющая сталь (имеет более высокую цену, но показатели долговечности выше);
• емкости бывают с использование изоляции и без нее;
• конструкция может быть оснащена дополнительными перегородками, которые разделяют ее на отдельные секции с разной температурой, что позволяет увеличить эффективность подачи тепла;
• наличие дополнительных функций (электронагреватель, встроенный теплообменник для подачи горячей воды и подключения к разным тепловым источникам). Если теплоакумулятор с нижним теплообменником, то его назначение нагревать горячую воду солнечным коллектором. В том случае если в емкости используется верхний теплообменник, то он способен подогревать горячую воду для питья. Если в баке теплообменник находится посредине, то его главная задача, нагревать аккумулирующую емкость с помощью твердотопливного, газового или электрического котла;
• резиновые фланцы могут входить в комплектацию тепловой установки. Такое оборудование позволяет теплой воде собираться в верхнем отделе бака и использоваться для потребностей отопления. Вода с более низкой температурой остается в средней части бака и за счет патрубка направляется на отопление полов в помещении.

Используя тепловой аккумулятор в отопительной системе и в водоснабжении горячей водой, обеспечивается регулярная подача тепла к отопительным приборам, независимо от того работает котел в это время или он выключен. Тепловой аккумулятор урегулирует комфортную температуру в доме и позволит экономить затраты на топливный материал.

Как подобрать теплоаккумулятор для твердотопливного котла

Стоимость аккумуляторов зависит от материала, из которого изготовлен бак, его объёма, наличия дополнительного оборудования, а так же фирмы-изготовителя.

В качестве материала для стенок аккумулятора могут быть использованы нержавейка или чёрная сталь. Естественно, в первом случае срок его эксплуатации будет гораздо выше.

Перед тем, как приобретать аккумулятор, нужно выполнить расчет буферной ёмкости твердотопливного котла и всей системы отопления, в том числе и диаметров патрубков.

Такие расчёты должен делать специалист, в крайнем случае, это можно выполнить самостоятельно.

Как подобрать теплоаккумулятор для твердотопливного котла, и что нужно учитывать в данном случае? В первую очередь, такой фактор, что мощность котла и самой установки должна быть ориентирована на работу в условиях наиболее низкого температурного режима в данном регионе. Это нужно для того, чтобы система работала не в напряжённом ритме, не «выкладывалась» на полную мощность, а с определённым запасом энергоэффективности. В таком случае она прослужит длительный срок, её работа будет стабильной.

Для чего нужен и как работает теплоаккумулятор

Те, у кого жилье отапливается твердотопливным котлом, знают о том, как трудно добиться стабильной температуры в батареях. Так как температура в топке нагревателя постоянно меняется и на этот процесс повлиять практически нельзя. А как это сделать, когда топливо заложено в топку и уже разгорелось? Можно, конечно, прикрыть подачу воздуха, но эффект будет малоощутимым к тому же долгосрочным. Иными словами, принять оперативные меры не представляется возможным.

Вторая проблема – это время между загрузкой топлива. Естественно, чем реже нужно подбрасывать дрова или уголь в котел, тем лучше, меньше хлопот. Чтобы решить обе эти проблемы можно установить баки аккумуляторы для отопления. Что это такое?

Внутри теплоаккумулятора находится теплоноситель. Это может быть вода или антифриз, при этом нужно понимать, что это тот же теплоноситель, который циркулирует по всему контуру. Принцип работы бака аккумулятора в системе отопления:

• котел греет воду, и она попадает в ТА, который постоянно заполнен теплоносителем;
• затем теплоноситель уходит в контур обогрева при этом отдает часть тепла общему объему жидкости резервуара;
• постепенно температура воды в теплоаккумуляторе растет;
• из контура обратка тоже приходит в ТА;
• из буферной емкости обратка передается в котел.

Схема подключения ТА

Подача воды в аккумулирующий бак для отопления осуществляется в верхней части, а обратка выходит в нижней. Эти потоки двигаются в резервуаре в разных направлениях. Задача заключается в том, чтобы они пересекались и осуществлялся теплообмен. В противном случае никакого аккумулирования тепла происходить не будет. При этом нужно не просто перемешать воду в емкости, а сделать это правильно.

Что это значит? Циркуляция должна быть настроена таким образом, чтобы поток подачи опускался вниз к потоку обратки, при этом обратка не должна подниматься вверх. Только в этом случае слой жидкости, который находится между потоками, будет нагреваться.

Настройка циркуляции осуществляется методом подбора мощности насосов до и после аккумулирующего бака для отопления, а также установки одной из трех скоростей их работы

Важно перед насосами ставить фильтры для системы отопления. В противном случае может потребоваться ремонт циркуляционного насоса. Теплоаккумулятор перестает отбирать часть тепла из поступаемого в него теплоносителя только в том случае, если он полностью заряжен

То есть температура воды одинаковая во всех слоях и сравнялась с температурой подачи от котла

Теплоаккумулятор перестает отбирать часть тепла из поступаемого в него теплоносителя только в том случае, если он полностью заряжен. То есть температура воды одинаковая во всех слоях и сравнялась с температурой подачи от котла.

Зачем нужен

Теплоаккумулятор представляет собой хорошо утепленный резервуар большой емкости, наполненный теплоносителем, водой. За счет высокой теплоемкости воды при нагреве всего объема в емкости аккумулируется значительный запас тепловой мощности, которую можно использовать по назначению в то время, когда котел не справляется или вовсе бездействует.

Это самое простое определение теплоаккумулятора, однако, назначение и область применения у него гораздо шире.

Теплоаккумулятор фактически повышает объем теплоносителя в контуре отопления, теплоемкость и соответственно инертность всей системы. Для нагрева всего объема потребуется больше энергии и времени при ограниченной мощности отопления, но и остывать аккумулятор будет очень долго. По необходимости горячая вода из аккумулятора может подаваться в контур отопления и поддерживать комфортную температуру в доме.

Чтобы оценить преимущества теплоаккумулятора, проще всего рассмотреть для начала несколько ситуаций:

• Твердотопливный котел лишь периодически подогревает воду. В момент розжига мощность минимальна, во время активного горения мощность возрастает до максимума, после прогорания закладки она вновь спадает и так цикл повторяется. В итоге температура воды в контуре постоянно колеблется в достаточно большом диапазоне;
• Для получения горячей воды требуется установка дополнительного теплообменника или внешнего бойлера с косвенным нагревом, что существенно сказывается на работе контура отопления;
• К системе отопления, построенной вокруг твердотопливного котла, подключить дополнительные источники тепла предельно сложно. Потребуется сложная развязка, желательно с автоматическим управлением;
• Твердотопливный котел, даже длительного горения, постоянно требует внимания пользователя. Стоит пропустить время закладки новой порции топлива, как теплоноситель в контуре отопления уже начинает остывать, как и весь дом;
• Часто максимальная мощность котла бывает избыточной, особенно весной и летом, когда не требуется максимальная отдача.

Решением для всех вышеперечисленных ситуаций становится теплоаккумулятор, притом бескомпромиссным и самым доступным в плане реализации и стоимости. Он выступает в роли узла развязки между твердотопливным котлом и контуром (-ами) отопления и отличной базовой площадкой для включения дополнительных функций.

По конструкции теплоаккумулятор может быть:

• «пустым» – простая утепленная емкость с прямым подключением;
• со змеевиком или регистром труб в качестве теплообменника;
• со встроенным бойлерным баком.

С полным «обвесом» теплоаккумулятор способен:

• Накапливать и сохранять значительный объем тепловой энергии, в первую очередь избыточную, с последующей отдачей его в контур отопления. Даже если пропустить одну или две заправки дров, и котел остановится, температура в доме опустится всего на пару градусов. Для электрокотлов есть возможность установить расписание, по которому трата электроэнергии будет происходить только ночью по сниженному тарифу, тогда как днем тепло будет поступать от теплоаккумулятора;
• При наличии нижнего теплообменника – подключать дополнительные источники тепла, солнечный коллектор, запасной котел, работающий на газу или дизтопливе, геотермальный тепловой насос;
• С вмонтированными ТЭНами использоваться в качестве запасного источника тепла на случай, если твердотопливный котел не работает или отключен для профилактики и ремонта;
• При наличии верхнего теплообменника – для подключения контура ГВС или бойлера косвенного нагрева. Некоторые модели теплоаккумуляторов вместо теплообменника снабжаются готовым бойлером, размещенным внутри основной емкости;
• Реализовать дополнительную защиту в системах с принудительной циркуляцией на случай отключения электроэнергии, не допуская перегрева воды в котле. Рассматривая емкость как узел гидроразвязки, его можно подключить по смешанной схеме с котлом, выше него и трубами большего диаметра для поддержания естественной циркуляции. В это же время раздача по радиаторам будет осуществляться насосом в принудительном порядке. Даже если электричество отключено или циркуляционный насос вышел из строя, то вода в котле не закипит, а будет циркулировать в малом контуре, завязанном на теплоаккумуляторе.

Обвязка твердотопливного котла и буферной емкости

Наиболее простой будет схема обвязки, содержащая буферную емкость с предустановленным змеевиком ГВС. Преимуществом такого варианта будет значительная экономия места в бойлерной за счет отсутствия отдельного бойлера. Еще один дополнительный плюс — скромная экономия на вложениях из-за отсутствия необходимости покупать и устанавливать еще один узел. В таком варианте упрощается процесс обслуживания системы, так как не будет проблем борьбы с бактериями.

Летом теплоаккумулятор со змеевиком ГВС становится полноценным бойлером косвенного нагрева. Насос в схему подключается стандартной дюймовой трубой, на электрический котел хорошо подходит труба ¾ или дюйм. Если запланирована установка буферной емкость объемом не менее 1000 л, то получается более экономно и целесообразно обратку от электрического котла немного поднять и подключить основной контур не снизу, а выше, в средние выводы теплоаккумулятора. При такой схеме котел не будет постоянно нагревать весь объем, что снизит скорость его амортизации. Этот параметр зависит от техзадания.

Если требуется обвязать не твердотопливный, а газовый котел, то используется такая же схема контура, как и для электрического. Необходимо отметить, что в рассматриваемой нами схеме стандартный электрический котел уже содержит в себе все необходимое:

• насос;
• датчик давления;
• предохранительный клапан.

При выборе модели, в которой эти части отсутствуют, котел придется соответствующим образом обвязать.

Подключение ТА к потребителям

С другой стороны теплоаккумулирующую емкость надо подключить к системе отопления. Если подключаем только радиаторы, все просто — с одного из верхних выходов идет труба в трубопровод подачи, в нижний подключаем обратку. Но, в этом случае, возможен перегрев радиаторов. Когда вода в баке нагрета до температуры выше 60°C, это может быть опасным, а температура может быть 90°C и даже выше. При касании к таким горячим радиаторам, высока вероятность получения нешуточного ожога. К тому же в помещении явно будет жарко.

Подключение радиаторов

Чтобы избежать подачи слишком горячего теплоносителя, ставят еще один трехходовой смесительный клапан. Схема работает также как описано выше. Выставляем на регуляторе требуемую температуру, например, 50°C. Как только теплоноситель в подаче будет горячее, клапан откроет подмес воды из обратки.

Одна из выгод установки теплоаккумулятора — возможность приготовления ГВС в той же емкости (средняя картинка на рисунке ниже). Для этого в бак встраивают теплообменник или емкость. Его выход подключают к гребенке горячего водоснабжения.

Схемы обвязки буферной емкости со стороны системы отопления

Так как и в этом случае тоже возможен перегрев, тут также необходим узел подмеса. Вот только добавлять надо холодную водопроводную воду. Реализуется этот узел при помощи еще одного трехходового смесительного клапана. Выход от холодного водопровода подключаем к смесительному трехходовому клапану ГВС. Чтобы при отсутствии разбора горячей воды она не попадала в гребенку холодной воды, на линии подачи от ХВС ставим обратный клапан.

Эта схема обвязки теплоаккумулятора имеет существенный недостаток: когда горячая вода не используется, вода в трубах остывает. Чтобы «добыть» теплую, приходится сливать остывшую просто в канализацию. Это неудобно, так как приходится ждать, и неэкономно. Для решения проблемы, от последней точки разбора тянут обратную линию, в которой устанавливают свой циркуляционный насос. Этот контур называется рециркуляционным. Пока кран нигде не открыли, вода бегает по кругу. Таким образом, из всех кранов постоянно идет теплая вода

Обратите внимание на установку обратных клапанов — они обязательны для работоспособности схемы

Обвязка теплоаккумулятора для индивидуального отопления со всеми функциональными элементами и арматурой

Для окончательной проработки схемы надо еще оговорить место установки арматуры. Это автоматические воздухоотводчики, которые ставят в самых высоких точках системы. Еще нужны запорные краны. Их устанавливают возле каждого крупного функционального узла так, чтобы при необходимости, можно было перекрыть краны и снять оборудование для ремонта или профилактики.

Как запитать теплый водяной пол

К теплоаккумулятору можно очень неплохо подключить и теплый пол. Обвязка в этом случае ничем не отличается от случая с радиаторами. Нужен тот же узел подмеса со смесительным трехходовым клапаном, но настроен он должен быть на более низкую температуру — не выше +40°C. В этом случае можно подключить теплый пол без смесительного узла — температура должна контролироваться при выходе из котла. Но можно и перестраховаться — поставить второй смесительный узел на распределительном коллекторе теплого пола.

Обвязка теплоаккумулятора с теплым водяным полом (в зеленом контуре)

Есть и второй вариант обвязки теплоаккумулятора с теплым полом — подавать той же температуры теплоноситель, что идет на радиаторы. Понижать ее будет смесительный узел. Хлопот и затрат меньше (нужны только тройники для отвода от основной магистрали), но и надежность такого решения ниже. Хотя, справляется же это оборудование с теплоносителем, который подает обычный котел.

Зачем нужна

Буферная ёмкость, её ещё называют теплоаккумулятором, используется в отопительной системе для накапливания и сохранения тепла. По внешнему виду это устройство напоминает цилиндрический резервуар, имеет утеплённые стенки, что позволяет долгое время сохранять температуру теплоносителя. В качестве теплоизоляции используется термостойкий поролон.

По мнению экспертов, теплоаккумулятор считается одним из основных приборов в отопительной системе. С его помощью происходит распределение тепла по всем помещениям загородного дома или любого другого здания. Основной задачей буферной ёмкости считается аккумулирование тепла, которое может поступать от разных устройств, будь то электрический или твёрдотопливный котёл.

Устройство теплоаккумулятора

Основным элементом ёмкости считается теплоаккумулирующее вещество, отвечающее за сохранение и дальнейшее распределение тепла. Рассматриваемые изделия могут работать:

• На пару;
• С использованием жидкости;
• С дополнительными нагревательными приборами.

Также они могут быть:

• Термохимическими;
• Твёрдотельными.

В большинстве систем отопления, в том числе тёплых полах, применяют антифриз, хотя для нагрева лучше всего использовать воду. Каждый из баков буферной ёмкости имеет выходы для входа в котёл и трубы отопления. Вверху ёмкости установлен специальный клапан, защищающий устройство от избыточного давления. Его основным предназначением считается вывод накопившегося воздуха.

Внизу резервуара устанавливается сливной кран для спускания жидкости в случае необходимости. В резервуаре есть гнёзда для крепления датчиков, указывающих на давление и температуру жидкости.

Работа рассматриваемого устройства основана на повышении вместимости теплоносителя (воды или незамерзающей жидкости — антифриза). После закрепления бачка появляется дополнительный объём для жидкости, в результате чего повышаются показатели инертности конструкции.

Обратите внимание! При нагревании буферного бачка любым из отопительных приборов в ёмкости накапливается теплоноситель определённой температуры. Распределение тепла по зданию происходит по мере остывания жидкости, причём тепловая энергия может передаваться даже во время прекращения процессов горения в отопительных приборах

Рассмотрим принцип действия теплоаккумулятора на примере твёрдотопливного котла. В данном случае между этими двумя приборами устанавливается насос, который служит для равномерного распределения тепла во всех комнатах здания. Холодная вода перемещается из нижней части бака в котёл, где происходит её прогрев.

После нагрева теплоноситель попадает в верхнюю накопительную часть резервуара. При работе насоса, который закрепляют в обратном трубопроводе, холодная вода из системы небольшими порциями поступает в нижнюю часть ёмкости, вытесняя горячую жидкость, которая направляется в систему отопления.

После отключения котла происходит беспрерывная подача тепла. Заметим, что этот процесс идет до тех пор, пока холодный теплоноситель не вытеснит полностью горячую воду из бака. Продолжительность работы буферной ёмкости после остановки отопительного прибора (котла) будет зависеть от таких факторов как объём бачка, температуры воздуха за окном дома, а также количества источников нагревания.

Принцип функционирования буферной емкости

Основными преимуществами буферной ёмкости является:

• Равномерная подача тепла по системе. Большинство котлов неравномерно обогревают помещение, и это связано с интенсивностью горения или возможным затуханием паллетов, газа, дров. Использование буферной ёмкости позволит избежать подобного явления. Во время интенсивного горения в резервуаре накапливается лишнее тепло, которое будет подано в систему после затухания котла;
• Независимость от графика работы отопительных приборов. Дело в том, что в твёрдотопливные котлы нужно постоянно подбрасывать дрова или другие виды топлива, делать это ночью неудобно. Использование буферной ёмкости позволит подавать теплоноситель в ночное время суток за счёт накопленных ресурсов. В данном случае увеличивается интервал между растопками котла. При использовании электрических отопительных приборов и наличии двух тарифного счётчика можно запрограммировать работу котла на ночное время суток;
• Защита от возможного перегрева;
• Экономия топлива (до 30% по сравнению со стандартной отопительной системой).

С этим читают

Принцип работы

Для сглаживания колебаний напряжения в сети или защиты от его кратковременного пропадания используется принцип двойного преобразования, состоящий в следующем:

1. Корректируемое переменное напряжение подается на сетевой фильтр, сглаживающий резкие колебания за счет ограничения ВЧ гармоник.
2. Оно поступает на диодный мостик, преобразующий переменную составляющую в постоянную.
3. При необходимости часть выпрямленного тока расходуется на схему зарядки дежурного аккумулятора, используемого в ситуации, когда напряжение пропадает на длительное время.
4. Основная его часть поступает на инвертор, в котором осуществляется обратное преобразование постоянной составляющей в переменную.
5. Полученное таким образом стабилизированное напряжение пригодно для питания твердотопливного или газового котла.