Тепловой аккумулятор из металлической цистерны для системы отопления на базе твердотопливного котла: особенности изготовления и эксплуатации.
Как повысить эффективность работы твердотопливного котла? Сократить затраты на покупку энергоносителей? Уменьшить количество топок (количество подходов по заброске/загрузке угля или дров в котел) за сутки? Ответ — установить буферную ёмкость, т.н. теплоаккумулятор, и «зарядить» его энергией от теплогенератора — нагреть воду про запас. А потом, по мере необходимости, расходовать её для системы отопления. Теплоаккумулятор можно купить готовый — заводской, или попытаться сэкономить и сделать его своими руками. Об успешной реализации самоделки мы расскажем в этой статье.
Содержание:
- Как сделать теплоаккумулятор для твердотопливного котла из цистерны.
- Как подключить буферную ёмкость в систему отопления с твердотопливным котлом.
- Опыт использования теплоаккумулятора.
Самодельный теплоаккумулятор для ТТ котла из цистерны от пожарной машины
SjawaПользователь FORUMHOUSE
У нас дорогой газ. Поэтому, кроме газового котла на 24 кВт, которым я сейчас отапливаю дом, купил твердотопливный (ТТ) котел мощностью в 20 кВт. Отапливаемая площадь – 135 кв. м. Из неё: 110 кв. м отапливаю теплым полом и ещё 25 кв. м радиаторами. ТТ котел, после установки, окупился почти за сезон. Считаю, что установка теплоаккумулятора (ТА) повысит эффективность работы системы отопления. В межсезонье, с ТА, вообще думаю перейти только на отопление ТТ котлом и использовать газовый котел как резерв и на быстрый догрев теплоносителя. Потом планирую экономить ещё больше — поставлю гелиоколлектор, а летом буду сбрасывать с него «халявную» энергию в буферную ёмкость.
Для начала покажем схему системы отопления Sjawa.
Схема, после введения в эксплуатацию теплоаккумулятора, претерпела небольшое изменение, о чём мы расскажем ниже.
А теперь покажем, как пользователь сделал тепловой аккумулятор. Основа ТА — б/у бочка — цистерна на 1.5 куба от пожарной машины.
Проще и дешевле изготовить теплоаккумулятор из готовой ёмкости, чем самостоятельно варить бак с 0 из стали.
Важно. Если в качестве самодельной ёмкости под ТА используются бочки/цистерны от ГСМ (горюче смазочных материалов), то, во избежание несчастных случаев, т.к. пары сохраняют горючесть много лет, нужно соблюдать повышенную осторожность при работе, особенно сварке.
V757VПользователь FORUMHOUSE
Я как-то разговорился с одним бензовозчиком, и он мне рассказал, как у них, на нефтебазе, варят цистерны. Наливают в бак под завязку воду. Ставят вверху плотик с горящей свечой и медленно сливают воду. Вода постепенно вытекает, и всё, что может гореть, тихо выгорает по мере опустошения емкости.
От цистерны, размером 2 (высота) х 1.35 х 0.75 м отрезали всё лишнее.
Т.к. теплоаккумулятор ставится вертикально, чтобы наполненную водой цистерну не раздуло, пользователь сделал «стяжки» из трубы диаметром 22 мм.
«Стяжки» усилены шайбами, хотя, по словам Sjawa, это — лишнее.
Стяжки из труб можно использовать как гильзы для установки в ТА термометров или датчиков температуры.
Люк цистерны используется как ревизионный и для врезки ТЭНов (трубчатых электронагревателей) со встроенными магниевыми анодами 3 шт. по 2 или 3 кВт.
Вода в ТА также будет догреваться электричеством по более дешёвому ночному тарифу.
Детали люка.
Дно цистерны ТА усилено профильными трубами сечением 4х4 см.
Вварены патрубки для обвязки ТА с котлом и системой отопления.
Верх ТА также усилен, иначе его выпучит от давления при нагреве воды.
Сварен самодельный коллектор.
В люк вварены муфты под ТЭНы.
Основание под ТА сделано из фанеры и бруса сечением 100х100 мм с прорезями, чтобы трубы, приваренные к низу ёмкости, не давили на основание.
Основание под теплоаккумулятор утеплено пенопластом.
Параллельно с изготовлением ТА для системы отопления пришли комплектующие. Термостатический вентиль.
Циркуляционный насос с кранами, которые потом заменят на «американки».
ТЭНы с магниевыми анодами.
Магниевые аноды защищают металл ТА от ржавчины.
Магниевые аноды защищают металл ТА от ржавчины.
Уплотнение крышки Sjawa сделал по оригинальной технологии. Сначала пользователь уплотнил крышку герметиком. Закрутил крышку на 16 болтов, но, при испытаниях ТА давлением на 2 бар, из-под крыши стала сочится вода. Вырезать прокладку из резины самодельщик не стал. Слишком сложно, да и гарантий герметичности нет. В итоге Sjawa изготовил силиконовую прокладку.
Пошаговая инструкция по её изготовлению:
- Место, где ставится прокладка покрашено, т.к. силикон при контакте с незащищённым черным металлом активизирует коррозию.
- При помощи термоклея по окружности крышки приклеены буртики.
Внутренний буртик — это кусок электрического кабеля, а наружный — упаковочная лента.
Потом пользователь, предварительно рассчитав объем прокладки, взял баллоны с силиконом, и заполнил всё пространство между буртиками, постепенно разглаживая силикон старой кредитной карточкой.
Толщина прокладки 8 мм.
SjawaПользователь FORUMHOUSE
Сразу предупреждаю, что силикон высыхает около недели. Буртики я снял на четвёртый день. Когда все засохло, получилась упругая силиконовая масса. Отверстия я просверлил потом, на больших оборотах инструмента. Болты входят с натягом, и, когда зажимаются гайками, то дополнительно уплотняют место соединения. Бюджет инженерного решения — 3 баллона сантехнического силикона (реально ушло 2,5 баллона).
Кольца (2 шт.) для крышки самодельные, сваренные из скатанных по окружности двух металлических уголков.
Узел — бак-кольцо-крышка-кольцо сначала собран на прихватки и только потом просверлены все отверстия. Это обеспечило высокую точность сопряжения деталей.
Схема горловины крышки теплоаккумулятора.
Итак, самодельный теплоаккумулятор готов. Далее пользователь приступил к рутинным работам — обвязке ТА с котлом и его подключению к системе отопления. И вот, что получилось.
Узлы крупным планом.
Схемы подключения буферной ёмкости к твердотопливному котлу и системе отопления
Тема Sjawa вызвала живой интерес на портале. Пользователи стали обсуждать схему присоединения ТА к котлу.
ЗелГенПользователь FORUMHOUSE
Посмотрел схему системы отопления. Появился вопрос, а почему вход в ТА находится чуть выше середины бака? Если вход сделать сверху буферной ёмкости, то горячий носитель от ТТ котла сразу подаётся к выходу, без смешивания с более холодным носителем в ТА. Ёмкость постепенно заполняется горячим теплоносителем сверху-вниз. А так, пока не прогреется верхняя половина ТА, а это примерно 500 л, горячий носитель в ТА перемешивается и охлаждается.
По словам Sjawa, ввод в теплоаккумулятор сделан так для лучшей ЕЦ (естественной циркуляции, если отключат электричество) и для уменьшения лишнего перемешивания теплоносителя в момент, когда СО не отбирает тепло или отбирает его мало. Т.к. выложенная в начале схема системы отопления с ТА общая, то пользователь набросал более подробные варианты работы ёмкости.
Схема 1.
Преимущества — если свет выключат, то работает естественная циркуляция. Недостаток — инерционность системы.
Схема 2.
Аналог первой схемы, но, если в системе отопления закрылись все термоголовки, то верхняя часть теплоаккумулятора самая тёплая и нет интенсивного перемешивания. При открытии термоголовок теплоноситель сразу подаётся в СО. Тем самым уменьшается инерционность. Также есть ЕЦ.
Схема 3.
Теплоаккумулятор стоит параллельно системе. Преимущества — быстрая подача теплоносителя, но естественная циркуляция в системе под сомнением. Возможно подкипание теплоносителя.
Схема 4.
Развитие третьей схемы при закрытых термоголовках. Недостаток — происходит полное перемешивание всех слоев воды в теплоаккумуляторе, что плохо при естественной циркуляции если нет электричества.
SjawaПользователь FORUMHOUSE
Как видно, при открытии и закрытии кранов можно реализовать разные варианты включения, но я настроен на вариант 1 и 2. Низ теплоаккумулятора выше низа котла на 700 мм. Патрубки, входящие в ТА 1 1/2 ‘, а выходящие в СО 1’. Вариант с верхним размещением патрубком годится для ТА со змеевиками внутри, для косвенного нагрева теплоносителя.
В итоге пользователь немного доработал схему поставив байпасы между входом в теплоаккумулятор из твердотопливного котла и подачей в систему отопления и на обратку.
Это дало возможность менять схему подключения теплоаккумулятора с параллельной на последовательную. Например, закончился отопительный сезон и теплоаккумулятор остыл, но резко похолодало, то, не грея теплоаккумулятор, можно быстро протопить дом котлом.
Эксплуатация теплоаккумулятора с твердотопливным котлом: личный опыт
Интересны выводы пользователя от эксплуатации ТА:
- Котел выходит на режим + 80-85 °C за 10-15 минут. В результате нет копоти и дыма. После двух – трёх топок выгорели смоляные отложения и потеки от прошлогоднего конденсата. Поле двух недель работы в оптимальном температурном режиме, топка котла стала почти как новая, внутри теперь только пепел. Дрова в котле сгорают полностью, с максимальным выделением тепла, а теплогенератор не загоняется в режим тления.
Если опустить температуру теплоносителя ниже 60-65 °C, то в камере сгорания ТТк создаются условия для появления конденсата (вредных кислот).
- Твердотопливный котел в тандеме с теплоаккумулятором работает с максимальным КПД как зимой, так и в межсезонье, при уличных температурах 0 °C — -5-10 °C. Избыток тепла от хорошо раскочегаренного котла просто сбрасывается в теплоаккумулятор, а потом, по мере необходимости, расходуется теплоноситель.
Это уменьшает количество топок ТТк и повышает комфортность его использования. С ТА не нужно вставать ночью и подбрасывать топливо в твёрдотопливный котёл.
- Вода в ТА «заряжается» послойно:
- Верх — + 80 °C.
- Середина — + 65-70 °C.
- Нижняя часть — +50-60 °C.
- Когда котел не работает, то температура воды в нижней части не падает ниже температуры обратки, а верх постепенно разряжается. По наблюдениям Sjawa ТА до вышенаписанных температур «заряжается» за 3-4 часа. Если на улице нет мороза, и большая часть веток теплого пола закрыты, то отбор тепла в СО уменьшается и заряд ТА происходит быстрее.
- Термостат установлен на выходе потока из теплоаккумулятора в систему отопления. По его команде, если температура воды опускается до + 40 °C, на догрев включается газовый котел.
SjawaПользователь FORUMHOUSE
При полностью открытом в котле поддувале температура на подаче мах + 90 °C. Обычно температура держится + 80-85 °C. Теплоаккумулятор заряжается слоями. Сперва растет температура верха, а потом середины и низа. Например, когда верх нагревается до температуры подачи, начинает расти температура теплоносителя в середине ТА (верх так и остается 80-85 °C), далее температура растёт вниз.
Теплоаккумулятор следует хорошо утеплять и ставить вертикально, т.к. горячая вода концентрируется в верху ТА.
Возникают вопросы, а хватает ли такого объёма ТА на дом в морозы? По расчетам Sjawa на его коттедж, при температуре — 25 °C, нужен теплоаккумулятор на 5000 л. Чтобы быстро нагреть такой объём воды потребуется котел мощностью 50-100 кВт. Но тратится на дорогостоящую систему, с большим запасом теплоносителя, только из-за сильных морозов, которые могут продержаться всего несколько дней в году (в худшем случае пару недель), а может и вообще не быть, нерентабельно.
Срабатывает правило: цена системы-эффективность.
Sjawa Пользователь FORUMHOUSE
Для объёма моего теплоаккумулятора, по правилам, нужен котел мощностью 20-40 кВт. У меня котел на 20 кВт. 30 кВт было бы идеально, но довольствуюсь тем, что уже куплено. Пусть лучше котел работает на 100%, выдавая свой максимальный КПД, чем брать слишком мощный теплогенератор и гонять его на пониженной мощности.
Для ориентира: на хорошо утеплённый дом площадью около 150 – 200 кв. м вполне хватит ТА на 1000 -1500 л.
