Буферная емкость в системе отопления

Последнее повышение тарифов за пользование газом недвусмысленно дает понять всем застройщикам: об альтернативе голубому топливу в собственном доме стоит крепко задуматься.

Наиболее распространенный и проверенный временем вариант отопления частного дома – котел на твердом топливе. Современные производители готовы предложить многочисленные варианты по мощности таких котлов и пытаются, насколько это возможно, нивелировать главный их минус – необходимость постоянно подбрасывать в топку дрова или торф. В действительности эта проблема вполне решаема. Можно не только меньше бегать к котлу, но и значительно эффективнее использовать его возможности. Для этих целей служит буферная емкость – огромный термос, аккумулирующий в своих недрах тепловые запасы и отдающий их радиаторам по мере необходимости.

Буферная емкостьОсобенно эффективно использование таких систем в домах, отапливаемых при помощи солнечных батарей или электрических котлов. В обоих случаях присутствует зависимость работы системы отопления от времени суток. Солнечные батареи могут продуцировать тепло днем, а в случае с электрокотлом ночной тариф дешевле, а значит, предпочтительнее. Вот и получается: буферная емкость накапливает тепло в первом случае днем, а ночью отдает его, во втором случае – котел работает только ночью, а днем, когда тарифы высоки, простаивает.

Абсолютно естественно выглядит буферная емкость в купе с твердотопливным либо газогенерирующим котлом. Здесь она не только бережет время и топливо, но и работает как система безопасности.

Наибольший эффект можно получить при использовании буферных емкостей в паре с газогенераторным котлом. Максимальное КПД газогенераторных котлов достигается при оптимальном режиме сгорания топлива. Древесина превращается в газ при температуре 400°С. При определенном ограниченном соотношении древесного газа и воздуха происходит сгорание газа. Из-за изменения температуры и давления, наружного и внутреннего, воздуха, а также изменения плотности топлива в топке котла, соотношения древесного газа и воздуха выходит за рациональные пределы и часть несгораемого газа покидает котел через дымоход, тем самым заметно уменьшая КПД котла, и увеличивается расход топлива.

Для получения максимального КПД котла отводящие из котла газы должны иметь минимальную температуру, примерно 90-120°С, но длительное горение котла с минимальной температурой отводящих газов может привести к образованию конденсата в трубе и ее засорениях, что, в свою очередь, приводит к попаданию в котел воды и кислот, которые могут погубить его. Поэтому длительный режим горения не всегда является оптимальным.

Более рационально использовать цикличный режим горения котла, а именно пару полных закладок топлива в котел в режиме максимального получения КПД с поглощением выделяемой энергией буферной емкостью, с последующим 2-5-суточным простоем котла. При этом чем больше буферная емкость, тем больше времени не топится котел. В дни простоя котла дом обогревается от буферной емкости. Максимальный объем ее ограничивается мощностью котла. Такая схема обогрева жилища имеет несколько преимуществ перед традиционной схемой длительного горения, а именно:

– максимальный КПД котла (до 86%);

– минимальный расход топлива;

– минимальная занятость по обслуживанию котла;

– максимальная комфортабельность.

Всем хороши буферные емкости, но вот их объемы разочаровывают – в маленькую котельную вряд ли поместится даже самая маленькая 500-литровая емкость, она имеет диаметр 0,6 м, а с утеплителем – 0,8 м и высоту 1,8 м. Емкость на тонну воды – 0,8 м диаметр без утеплителя и 2 м высоты. Такая конструкция даже в дверь не пройдет. То есть для монтажа такой топочной 4-5 квадратных метров площади не хватит. Возможность установки появляется начиная с 5 м2, и это только возможность. Не факт, что получится. Для вынесения решения о возможности монтажа нужен выезд монтажников на объект. Комфортно такая топочная разместится на 12-15 м2.

Белорусские производители, правда, нашли выход: они предлагают сварить буферную емкость прямо в котельной либо использовать при ее изготовлении эластичные материалы. К тому же буферная емкость может быть разной формы: цилиндрической, прямоугольной, сложного сечения, выполненной в виде внутренней перегородки дома, в виде винтовой лестницы, лежанки, русской печки и т.д. При этом значительно упрощается схема отопления дома, так как емкость может заменить радиаторы, теплые полы. При необходимости в емкость можно установить змеевик для нагрева бытовой воды. Однако и стоить такие конструкции будут немало. Для сравнения можно сказать – обычная буферная емкость вместимостью 1000 литров стоит 1300 долл. США. И это минимальная цена.

Как рассчитать объем буферной емкости

Прежде чем перейти к непосредственным расчетам, постараемся разобраться с интенсивностью теплопатерь среднестатистического здания с отапливаемой площадью в 200 м2. При наружной температуре +20°С теплопотери дома равны 0. С уменьшением температуры на улице дом начинает терять тепло:

  • при +15°С дом теряет 2 кВт в час;
  • при +10°С – 4 кВт в час;
  • при +5°С – 6 кВт в час;
  • при 0°С – 8 кВт в час и так далее…
  • при температуре на улице -25°С теплопотери составят примерно 18 кВт/час (цифры взяты для примера, точные теплопотери дома может рассчитать только специалист на основании предоставленных данных о материалах, из которых построен дом, его утеплении и т.п.).

Буферная емкость1Для восполнения этих потерь тепла мы должны поставить котел такой же мощности, как и максимальные теплопотери дома, а лучше – даже чуть больше, на тот случай, если
морозы понизятся до -35°С. Остановимся на котле в 20 кВт.
Нужно отметить, что мощностью твердотопливного котла можно управлять в очень узких пределах. Или дрова горят (20 кВт), или – не горят (0 кВт). Можно, конечно, уменьшить доступ кислорода, прикрыв заслонку, и снизить интенсивность горения, но эффект – незначительный. Будет киловатт 15, не меньше.
А теперь представим, что дело происходит ранней осенью. Котел горит на минимуме и выдает 15 кВт мощности. Температура на улице – 0°С, и дом теряет только 8 кВт. Не очень хорошо. Дров-то вы сжигаете на 15 кВт, то есть почти в два раза больше, чем нужно. Мало того, встает вопрос: куда деваются остальные 7 кВт?

Есть два варианта:

  • перегретые радиаторы, в доме жарко;
  • закипевший котел, что чревато повреждениями самого котла и всей системы отопления.

Согласитесь, не очень хорошие последствия. Как избавиться от этих 7 кВт лишней мощности? Вот именно эту «лишнюю» мощность мы и аккумулируем в буферной емкости.
Котел греет воду, и при помощи циркуляционного насоса № 1 эта вода подается в буферную емкость. Соответственно, такой же объем воды, но остывшей, возвращается в котел. Насос № 2 подает горячую воду из верхней части буферной емкости к радиаторам. Такой же объем воды (остывшей) возвращается в нижнюю часть буферной емкости. Насос № 1 работает тогда, когда горит котел. К насосу № 2 подключен комнатный термостат, который может включать-выключать насос в зависимости от температуры в доме.
Посмотрим, как «лишняя» мощность аккумулируется в буферной емкости. С помощью насоса № 1 тепловая мощность (нагретая котлом вода) передается буферной емкости. Пусть это будет 15 кВт из примера выше. Насос № 2 отдает мощность радиаторам (возмещает теплопотери).
Предположим, что производительности насосов равны. Соответственно, сколько тепловой мощности придет в буферную емкость, столько же уйдет на радиаторы (те же 15 кВт). Но а если на дворе – осень, температура 0°С, теплопотери дома равны 8 кВт. Мы подаем в радиаторы слишком много горячей воды. Что произойдет? Температура в доме станет расти. Достигнет заданной на термостате комфортной (например, 20°С), и насос № 2 выключится. Радиаторы через некоторое время начинают остывать, падает и температура в доме. Когда температура в доме упадет ниже заданной на термостате, насос № 2 включится и снова будет греть радиаторы. То есть насос № 1 работает постоянно, насос № 2 – с перерывами.
Так как их производительность одинакова, в буферную емкость будет приходить больше горячей воды, чем уходить. Соответственно, температура воды в буферной емкости будет повышаться. Так и происходит аккумулирование тепла. Теперь посмотрим, как мы отдаем набранное тепло. Котел прогорел, и насос № 1 выключился. В буферную емкость тепло больше не поступает. Но насос № 2 продолжает работать в прежнем режиме, забирает из буферной емкости горячую воду и возвращает холодную. Температура в буферной емкости падает.

Так в чем же польза буферной емкости?

Польза очевидна – безопасность и комфорт. И вот подтверждение. Мы говорим о котле мощностью 20 кВт. Такую мощность при температуре отопительной воды 80°С отдают примерно 120 ребер алюминиевых радиаторов. Объем воды в них составит 60 литров. Плюс вода в трубопроводах, котле, расширительном баке. Общий объем воды в системе отопления составит примерно 100 л. А с буферной емкостью (например, 500 л) – 600 л. То есть в шесть раз больше. Соответственно, и остынет этот объем воды в шесть раз медленнее. Вот и получится, что похолодание после остановки котла вы почувствуете не через 0,5-3 часа, а через 3-18 часов. Можно эти показатели довести до нескольких суток установив котел немного мощнее (например, 25 кВт) и буферные емкости больших размеров (2000 л).

Цена вопроса

Дополнительные затраты в данном случае – это стоимость емкости, насоса, комнатного датчика, дополнительного расширительного бака, трубопровода обвязки и стоимость монтажа. Сумма примерно 1400-2000 евро (в зависимости от мощности системы отопления).
К дополнительным плюсам такой системы можно отнести:

  • автоматизация контроля за безопасностью;
  • возможность поэтажного регулирования температуры (или на несколько строений, например дом и баня);
  • возможность подключения котла с минимальными затратами. Так же легко подключатся тепловой насос или солнечные коллектора.

Буферные емкости можно изготовить на заказ и приобрести в готовом виде. Первый вариант, как правило, дешевле. И работать они могут как на ГВС, так и на отопление. Все зависит от комплектации.

Редакция благодарит компанию «Свой дом» и компанию «Васа» за помощь в подготовке материала.

Категории: Система отопления

Комментарии

  1. андрей
    андрей 29 Ноябрь, 2016, 18:55

    Как изготовить буферную ёмкость обьемом 2000 литров

    Ответить на этот комментарий

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваш адрес электронной почты не будет опубликован.
Обязательные поля отмечены*

+ 16 = 22