8 800 4444-203

звонок бесплатный

обратный звонок обратный звонок
Теплоаккумулятор. Нюансы в проектировании и эксплуатации
Введение.

Про размеры ТА

Теплоаккумулятор (ТА, буферная емкость — синоним) обладает значительными размерами. На бумаге в сухих цифрах или на чертеже габариты не так ощутимы, но когда ТА привозят на объект, заказчик почти всегда удивляется масштабам приобретенного оборудования. Кульминация — процесс выгрузки и транспортировка в котельную, необходимо 3-4 человека с транспортировочными ремнями. Юным проектировщикам рекомендуется по умолчанию прокручивать этот сценарий в голове, всё должно быть учтено: ширина дверных проемов, высота потолков — в противном случае будет дубль два за чей-то счёт.

Водоподготовка.

В системах отопления частных домов без теплоаккумулятора дополнительную обработку питательной воды, как правило, не производят. Объем теплоносителя слишком мал, постоянная подпитка системы отсутствует, поэтому существенный вред системе нанести невозможно.

Немецкие производители котлового оборудования в своих паспортах указывают:  «Для систем мощностью до 100КВт в качестве теплоносителя использовать воду питьевого качества». Подразумевается, что система малой мощности (до 100 КВт) не может содержать значительный объем теплоносителя, а вода питьевого качества уже находится в рамках соответствующих нормативов.

Система отопления с теплоаккумулятором имеет значительный объем теплоносителя, поэтому на линии подпитки предусматривают систему водоподготовки, либо привозят уже подготовленный теплоноситель на объект.

Требования к качеству теплоносителя предъявляются по следующим показателям:

Прозрачность по шрифту — не менее 30 см

Жесткость карбонатная (при рН не более 8,5 для твердотопливных водогрейных котлов)– не более 800 мкг-экв/л

Содержание растворенного кислорода — 50 мкг/л

Содержание соединений железа (Fe) — 600  мкг/л

Значение рН при 25 °С – 7-11

Содержание нефтепродуктов  — 1 мг/л

Методы водоподготовки: осветление, обезжелезивание, умягчение – применяются при сравнении показателей качества исходной воды на основании сделанного анализа с требуемыми показателями.

1. Работа с ТТ котлом.

Стандартная обвязка твердотопливного котла и теплоаккумулятора

При работе в паре с ТТ-котлом у теплоаккумулятора следующие задачи (все сразу или некоторые из них):

— Обеспечение теплосъема с ТТ котла на протяжении всего периода топки.

— Аккумулирование тепловой энергии. Расчёт производится так, чтобы за один процесс топки накапливать тепловую энергию , достаточную для работы системы отопления в течении продолжительного времени – 12 часов, 24,36 и т.д. – по желанию заказчика. Продолжительность работы во многом зависит от системы отопления, речь об этом пойдет ниже.

— Сглаживание дисбаланса между теплогенерацией  и теплопотреблением. Например, как сделать, чтобы ТТ котел работал только на внутрипольное отопление?

Смесительный узел теплого пола для поддержания заданной температуры во вторичном контуре регулирует расход в первичном контуре – котловом – в диапазоне от 0 до 100%, соответственно и мощность, снимаемая с котла, также находится в этом диапазоне. Котел легко может закипеть. Еще есть защита котла от низкой температуры обратной магистрали, которая по определению всегда будет холодной и антиконденсационный клапан всегда будет закрыт со стороны системы отопления. Эти проблемы решает установка буферной емкости.

Есть достаточно много схем работы с ТТ котлом, все рабочие каждая со своими достоинствами, выбор подходящей тепловой схемы зависит от многих факторов.

2. Работа с электрокотлом по ночному тарифу.

В простейшем исполнении в теплоаккумулятор  монтируется ТЭН, который нагревает ТА по ночному тарифу и днем отдает тепло.

Но случается так, что система истощает запас тепла в буферной емкости в середине дня, а дом греть надо. Приходится либо ждать ночи с неработающей системой отопления либо греть по дневному тарифу весь объем теплоаккумулятора.

Бороться с этим недостатком позволяют немного более сложные схемы – когда электрокотел ставится параллельно теплоаккумулятору. Таких схем придумано много, авторские варианты можно изучить в отдельной статье.

Один из возможных вариантов нагрева ТА по ночному тарифу

3. Тепловой насос, солнечный коллектор и прочие источники.

Теплоаккумулятор является «центром» сбора тепловой энергии со всех источников энергии в доме, накапливает и отдает системе отопления, сглаживая неравномерность выработки и потребления.

Подключение альтернативных источников тепловой энергии

Как правило, альтернативные источники тепловой энергии являются низкотемпературными, подключаются в нижней части буферной емкости, иногда через разделительный теплообменник (есть специальные модели ТА). В верхнюю часть ТА подключаются высокотемпературные теплогенераторы – котлы на традиционных видах топлива. Что из этого является основным, а что вспомогательным источником тепла – определяется индивидуально, часто – уже в процессе эксплуатации.

Расчёт необходимой емкости ТА

Накопленная в буферной емкости тепловая мощность равна произведению его объёма на разницу температур в состоянии до и после нагрева и на теплоемкость воды(константа).

Т.е. мы накапливаем энергию, нагревая объем теплоносителя V в теплоаккумуляторе с температуры t1 до температуры t2. И наоборот, мы расходуем тепловую энергию, остужая теплоноситель c t2 до t1.

При расчёте емкости ТА нам требуется задать две температуры. Температура в остывшем состоянии t1 – принимаем её минимально необходимой для работы системы отопления. Температура в нагретом состоянии t2 – тот предел, на который способен источник тепловой энергии (котел), но ниже температуры кипения при текущем давлении.

Для работы различных потребителей необходим теплоноситель разной температуры, например, мы никогда не нагреем бойлер ГВС до 55°С теплоносителем ниже 60°С, радиаторы потеряют мощность в 3,5 раза, если теплоноситель подается 45С вместо расчетных 75°С. Теплые полы «живут» дольше всех, продолжая работать  при 30+ °С.

Если, например, при расчёте ТА в качестве источника будет ТТ котел, а потребителем система внутрипольного отопления, температуры можно принять 30С и 95С. Если вместо ТТ котла будет тепловой насос, то 30С и 55С.

 

Далее определяем, сколько тепла нам нужно запасти. Для ТТ котлов обычно принимается мощность, умноженная на период топки. Для электрокотлов мощность умноженная на период ночного тарифа.

Далее определяем необходимый объем. Проще всего воспользоваться excel-калькулятором. В нем также можно отследить обратный процесс – потребления тепла и увидеть как будет меняться температура на подаче в систему отопления и время работы системы от ТА.

Автоматизация

Главный вопрос не в том, как накопить тепло в буферной емкости, а в том, как это тепло правильно расходовать. Если всю накопленную энергию пустить в слабо контролируемую систему отопления, ТА быстро разрядится.

1. Требуется наличие покомнатной автоматизации системы отопления.Каждый отопительный прибор — потребитель тепла – должен брать ровно столько тепловой энергии, сколько ему необходимо, чтобы выполнить задачу. Задача: нагреть воздух до минимально комфортной температуры.

Можно ограничиться термоголовками на радиаторах и термостатами теплого пола. Нет расхода – нет и потребления энергии. Можно дополнительно выключать насос системы отопления по отсутствию запроса тепла. О формировании запросов тепла можно прочитать тут.

2. Помимо расхода теплоноситель ограничивают также по температуре. После теплоаккумулятора принято ставить трехходовой смесительный клапан, поддерживающий заданную температуру в системе отопления. Чем ниже эта температура, тем лучше. Если потребители с разными температурными графиками, предпочтительно каждого отдельно оборудовать отдельным трехходовым клапаном, для простоты дальнейшей автоматизации. Исключение – бойлер ГВС, это всегда прямой контур.

3. Иногда забывают, что твердотопливный котел, если он не топится, тоже является потребителем тепла. Насос ТТ-котла должен включаться только когда температура подачи котла выше температуры буферной емкости в точке подключения к обратной магистрали ТТ котла. Для автоматизации используются так называемые дифференциальные термостаты, они работают на основании показаний двух температурных датчиков.

4. По тому же принципу автоматизируется насос загрузки бойлера ГВС, подключенный к теплоаккумулятору и вообще, к любому источнику тепла, работающему с переменным успехом. Необходим дифференциальный термостат, запускающий насос загрузки бойлера только при условии положительного температурного напора. Если этого не учесть, нагретый бойлер становится источником тепла для остывшего теплоаккумулятора, откуда тепло будет перетекать дальше в систему отопления (гидрострелок это тоже касается).

Ещё стоит отметить, что не всегда логично подключать бойлер ГВС к теплоаккумулятору – в большинстве случаев ТА не нагреет бойлер ГВС до заданной температуры — не хватит накопленной мощности. Дифференциальный термостат выключит насос загрузки бойлера, когда температуры в обеих емкостях сравняются, это произойдет довольно быстро.  Бойлер можно подключить к ТТ котлу параллельно теплоаккумулятору и нагревать его по приоритету. Дополнительно бойлер снабжается отдельным ТЭНом, нагревает или догревает бойлер в случае неудачи со стороны основного источника тепла.

Все озвученные выше нюансы управления помогает решить один хороший контроллер котельной, либо самостоятельно собранный щит автоматизации на базе термостатов и реле (релейная логика). При проработке алгоритмов и увязке оборудования между собой всегда имеет смысл оставлять возможность ручного управления определенными приборами – конечному пользователю всегда легче найти кнопку «включить» чем разбираться в условиях, по которым включается то или иное оборудование.

Расположение патрубков ТА

При подборе ТА следует обращать на расположение патрубков для подключения теплоносителя и приборов КИП. Выбор делается в зависимости от состава оборудования, оптимальной компоновки оборудования в помещении котельной. Иногда имеет смысл составить тех. задание и сделать ТА на заказ, иногда — подстраиваться под готовые решения от производителей.

Ниже будут описаны общие правила подключения к ТА, а также информация для правильного составления тех.задания на изготовление индивидуальной буферной емкости под принятую тепловую схему с определенным набором оборудования.

техническое задание на изготовление ТА емкостью 1000л

1. За счёт разницы плотностей теплоносителя в разных точках ТА имеет смысл подавать и забирать горячий теплоноситель из верхней части теплоаккумулятора, а обратные магистрали сводить в нижнюю или среднюю часть теплоаккумулятора.

При равных расходах между ТТ-котлом и потребителями теплоноситель проходит через теплоаккумулятор, не нагревая его объем. Поэтому при правильном подключении потребители получают тепло практически сразу при растопке ТТ-котла, несмотря на то, что в центральной части буфера теплоноситель остается холодным. Активный нагрев объема теплоносителя в буфере начинается тогда, когда насос(ы) С.О. выключены, либо трехходовой клапан после ТА ограничивает расход из ТА.

2. Подключение высокотемпературных источников тепла (на примере ТТ-котла) – Подающая магистраль ТТ котла подключается к верхнему патрубку ТА, обратная магистраль к нижнему патрубку ТА. Если ТА будет стоять в близи ТТ котла – имеет смысл подумать об естественной циркуляции и предусмотреть патрубки ≥2». Если планируется принудительная циркуляция, то обычно достаточно 1″(зависит от расчётного расхода теплоносителя)

3. Подключение низкотемпературных источников тепла (тепловой насос, солнечный коллектор) – через теплообменник в нижней трети теплоаккумулятора – для обеспечения положительного температурного напора большую часть времени.

4. Подключение любых потребителей С.О. – забор подающего теплоносителя из верхней части ТА через трехходовой смесительный клапан, возврат обратной магистрали в нижнюю часть ТА.

Подключение подающей линии внутрипольного отопления в средней части ТА – заблуждение, не работает по озвученным выше причинам.

Приборы КИП

Необходимо предусмотреть патрубки ½»вн  для установки гильз под термометры и датчики температуры теплоносителя.

Одну (но лучше две) гильзу под датчик температуры в оси верхних патрубков.

Одна гильза под датчик температуры в оси нижних патрубков.

Патрубки под аналоговые термометры в верхней части(не обязательно), в нижней части (не обязательно), в 1/3 и 2/3 высоты буфера.

Дополнительно можно предусмотреть муфту под установку блока или блоков ТЭН. На рынке проще всего найти блоки ТЭНов с наружной резьбой 2 ½», в противном случае всегда можно использовать футорку для меньших резьб.

Если ТА заводского исполнения, то, как правило, кол-во патрубков ограничено и расположены они в одной плоскости сверху вниз. В таком случае в нижний патрубок подключаются обратные линии источников тепла, выше – обратная магистраль системы отопления (если среди потребителей есть радиаторы или бойлер ГВС), в верхний патрубок через тройник подключаются высокотемпературный источник и подающая линия системы отопления. Средние патрубки используются для подключения подающих линий низкотемпературных источников тепла.

Адаптация тепловой схемы под оборудование европейских производителей (ТА, электрокотел и НСУ ТП)

Сложность может возникнуть при подключении датчиков температуры, если необходимых гильз в ТА не предусмотрено. В таком случае можно устанавливать датчики накладным способом к патрубкам теплоаккумулятора – они имеют ту же температуру что и теплоноситель на текущем уровне.  Для корректного считывания температуры важно также теплоизолировать датчики от воздуха в помещении.

менеджер вам перезвонит в течение 10 минут

Нажимая на кнопку “отправить”, вы соглашаетесь на обработку данных
мы оперативно свяжемся с Вами

Нажимая на кнопку “отправить”, вы соглашаетесь на обработку данных
позвоните нам
или отправьте нам письмо
а так же, вы можете использовать соц. сети