Воздушный теплоаккумулятор | | Mensh.ru
Из нескольких теплоаккумулирующих сред для теплоаккумуляторов воздушного типа наиболее известными и употребимыми являются камни. Хотя применение этого материала кажется сравнительно дешевым и легким решением, однако, это не всегда так. Наиболее существенным преимуществом камней является их низкая стоимость (если камней действительно много).
В зависимости от конструкции и размеров отсека для камней могут потребоваться камни размером до 100 мм. На 1 м2 коллектора требуется 35…180 кг камней из-за их малой теплоемкости. Огромное количество камней усложняет проблему их транспортировки и перегрузки, а также требует отсека, достаточного по размеру, чтобы вместить их. При 30% пустот объем камней, необходимый для аккумулирования того же количества тепла, что и бак с водой, должен быть в 2,5 раза больше.
Большая периметральная площадь этих отсеков-аккумуляторов влечет за собой более высокие строительные расходы и большие потери тепла. Потенциальная возможность более значительных потерь тепла из больших отсеков с камнями по сравнению с меньшими по размеру водяными баками, тем не менее, компенсируется сравнительно медленным естественным движением тепла через камни в отличие от постоянного движения воды внутри большого бака при изменении температуры (например, из-за потери тепла).
Одним из серьезных ограничений в использовании камней является недостаточность их универсальности как рабочих тел для других целей помимо аккумулирования тепла, они, например, не могут служить теплоносителем для подогрева воды, охлаждения и даже отопления жилого помещения. Один из немногих и наиболее распространенных способов приготовления горячей воды в этом случае заключается в установке небольшого (0,1…0,4 м3) неизолированного водяного бака между камнями. Теплообмен протекает медленно, но продолжается круглые сутки.
Методы солнечного охлаждения применимы тогда, когда камни удерживают прохладу для дальнейшего использования. Эту прохладу можно получить путем:
- циркуляции холодного ночного воздуха;
- воздуха, охлажденного ночной радиацией;
- воздуха, охлажденного внепиковыми холодильными компрессорами.
Воздушные теплоаккумулирующие системы ограничивают способ передачи тепла окружающему пространству.
На рис. 1 показан купольный дом, спроектированный фирмой Тотал энвайронментал экшн, в котором отсек с камнями расположен в пределах помещения. Передача тепла из отсека в помещение происходит медленно путем естественной конвекции из комнаты в нижнюю часть отсека и оттуда через верх, а при необходимости, при помощи небольших вспомогательных вентиляторов (куполообразная форма была выбрана заказчиком, а отдельно стоящий солнечный коллектор указывает на ограничения, накладываемые строительным участком).
Воздушные солнечные коллекторы (расположенные отдельно) и теплоаккумулятор с твердой засыпкой в купольном доме:
A — панели солнечного коллектора;
B — контейнер теплоаккумулятора с кирпичным или каменным щебнем;
Местоположение теплового аккумулятора с камнями может явиться серьезным ограничением в их использовании. Если теплоаккумулятор размещается в подвале здания, то расходы на сооружение отсека необязательно должны быть включены в общую стоимость системы солнечного теплоснабжения. Однако, если под тепловой аккумулятор отводится подвал, предназначенный для других целей, или жилое помещение, то стоимость сооружения такого отсека добавляется к стоимости системы. На рис. 2 показано использование контейнера-аккумулятора с засыпкой из камней в качестве архитектурного элемента здания. В доме Джорджа Лефа (Денвер, Колородо) этот способ применен довольно удачно. Однако из-за большого веса контейнеров или отсеков для камней под ними должны предусматриваться прочные фундаменты.
Засыпка, содержащаяся в вертикальном цилиндре из фиброкартона
На рис. 3 представлен разрез дома в Бостоне, выполненного по проекту фирмы Тотал энвайронментал экшн на средства фирмы АИА Рисерч корп. Американского института архитекторов. Площадка для дома представляет собой крутой северный склон холма с высокими зданиями к югу. Солнечный коллектор устанавливается как можно выше, чтобы не попасть в тень от соседних зданий. Вследствие своих больших размеров и массы теплоаккумулирующий отсек с камнями находится на нижнем этаже здания.
Разрез солнечного дома (Бостон)
В проекте предусмотрен довольно простой способ передачи тепла к отсеку и от него. На рис. 4, где показана схема солнечной системы, теплый воздух из солнечного коллектора поступает в верхнюю часть отсека. Он затягивается внутрь, выходит снизу и поступает обратно в коллектор. Для обогрева дома прохладный воздух поступает в нижнюю часть отсека и нагревается по мере подъема между камнями. Самые теплые камни наверху нагревают воздух до наибольшей степени. На рис. также показан цикл отопления на жидком топливе, в котором комнатный воздух обходит отсек с камнями. Обычно, аккумуляторный отсек не должен нагреваться отопителем, за исключением случаев, когда он располагается внутри жилого помещения.
Схема системы солнечного теплоснабжения для дома в Бостоне;
A — режим поглощения солнечной энергии. Воздух поступает через дно солнечного коллектора и выходит через верх. Нагретый воздух подается вниз, проходя через тепловой аккумулятор с камнями и нагревая его, и возвращается обратно в коллектор;
B — режим отопления помещения. Воздух засасывается из жилого помещения и поступает в нижнюю часть теплоаккумулятора. При прохождении через камни он нагревается и поступает обратно в жилое помещение;
C — режим дублирующего отопления. Отопитель, работающий на жидком топливе, нагревает воздух, поступающий из жилого помещения через приточную камеру в нижней части теплового аккумулятора. Нагретый воздух поступает в жилое помещение через верхнюю камеру теплоаккумулятора;
Одна из важных причин того, что теплый воздух подается из солнечного коллектора в верхнюю часть отсека, заключается в стремлении обеспечить температурную стратификацию. Это дает возможность нагревать комнатный воздух до наивысшей возможной температуры при помощи самых теплых камней, находящихся в верхней части отсека. Если теплый воздух будет поступать через низ отсека, даже без перемещения внутри него, то тепло из нижней части распределится равномерно по всему отсеку, что вызовет в нем общее понижение температуры. Подача комнатного воздуха в то же место, что и теплого воздуха из коллектора, будет способствовать этому выравниванию тепла по отсеку, а не нагреву воздуха в целях отопления здания.
Форма отсека теплового аккумулятора имеет особое значение при использовании камней в качестве теплоаккумулирующей среды. Вообще, чем больше расстояние, которое воздуху требуется пройти через камни, тем больше должен быть размер камней для уменьшения перепада давления и снижения необходимой мощности вентилятора. Например, если отсек представляет собой высокий цилиндр (см. рис. 2), то требуются камни большего размера. Если высота цилиндра более 2,5 м, то размер камней должен быть по крайней мере 50 мм; для более высоких цилиндров размер камней должен быть еще больше. Для приземистых, горизонтальных отсеков, которые обычно устанавливаются в подвалах, может подойти гравий диаметром 25…50 мм (рис. 5).
Форма отсека теплового аккумулятора:
а — вертикальный отсек;
1 — теплый воздух из солнечного коллектора; 2 — размер камней в поперечнике 50…100 мм; 3 — холодный воздух к коллектору;
б — горизонтальный отсек;
1 — теплый воздух из солнечного коллектора; 2 — холодный воздух к коллектору; 4 — гравий в поперечнике 25…50 мм; 5 — теплый воздух к дому; 6 холодный воздух из дома
Предлагаемые выше размеры в большей степени зависят от скорости проходящего через камни воздуха. Чем меньше скорость воздуха, тем мельче должны быть камни и тем толще их слой. По сути дела, увеличение перепада давления проходящего через камни воздушного потока прямо пропорционально увеличению скорости воздуха. Разумеется, чем меньше камни в поперечнике, тем больше суммарная площадь поверхности камней, которая получает тепло от воздуха. Вообще, камни или булыжники должны быть достаточно большими, чтобы поддерживать низкий перепад давления при достаточно хорошем теплообмене.
В теплоаккумулирующих системах воздушного типа можно также использовать небольшие контейнеры для воды, которые можно разместить на стеллажах, полках или каким-либо другим способом, чтобы дать воздуху возможность беспрепятственно обтекать их. Такими контейнерами могут являться пластмассовые, стеклянные, алюминиевые емкости, бутыли, банки. Проблема укладки или размещения контейнеров решается разными путями, но, пожалуй, наиболее успешным является установка их на поддоны с последующим продуванием воздуха по горизонтали между поддонами (рис. 6).
Отсек теплового аккумулятора для воздушных систем, в которых применяются небольшие контейнеры с водой:
1 — поступление воздушного потока; 2 — контейнеры с водой; 3 — полки; 4 — выход воздушного потока; 5 — отсек аккумулятора
Можно разместить небольшие контейнеры между балками перекрытий (пустоты здесь выступают в качестве воздушных коробов) или использовать вертикальные пустоты теплоаккумулятора, служащие перегородками между помещениями или элементами наружнымх стен. И опять, при размещении теплоаккумулятора внутри отапливаемого помещения все потери тепла из него поступают в здание. На рис. 7 показан разрез дома, спроектированного фирмой «Тотал энвайронментал экшн» (Миннеаполис, Массачусетс). В этом проекте воздух, циркулируя в замкнутом контуре, проходит вверх через вертикальный, обращенный на юг солнечный коллектор, а затем опускается вниз через вертикальный объем, заполненный небольшими контейнерами с водой.
Вертикальные воздушные солнечные коллекторы и водяной теплоаккумулятор контейнерного типа в Джиллис-хаус:
1 — отсек; 2 — солнечный коллектор
Стену такой конструкции нелегко приспособить для камней, и в этом заключается одно из главных преимуществ контейнеров с водой. Другое преимущество в том, что для воды требуется меньший объем пространства, для аккумуляции того же количества тепла, что и камни. Утечка воды вряд ли вызовет проблемы, поскольку в одном месте протечки потеря воды составит не более нескольких литров.
Проект солнечного дома для Миннеаполиса:
1 — комната отдыха; 2 — общая комната; 3 — спальня; 4 — тепловой аккумулятор; 5 — солнечный коллектор для приготовления горячей воды; 6 — солнечный коллектор; 7 — столовая; 8 — гараж
По контракту с АИА Рисерч корп. фирма Тотал энвайронментал экшн
Природный камень в качестве аккумулятора тепла в теплице
Проблема накопления и сохранения тепла в тепличных сооружениях дачниками решается по-разному. Хотелось бы узнать о возможных способах использования в качестве теплоаккумулятора природного камня? С уважением, Николай Анатольевич.
Здравствуйте, Николай Анатольевич! Каменные теплоаккумуляторы с успехом используются садоводами в теплицах. При этом эффективность данных аккумуляторов тепла повышается путем встраивания в их конструкцию вентиляторов, увеличивающих теплоотдачу каменной кладки.
Расположение камней в теплице
Обычно ряд природных камней размещают у задней стены теплицы, равномерно распределяя их по всей поверхности. Для закрепления камней используют сетку. Нередко применяется и более радикальный способ фиксации материала, при котором камни замуровываются непосредственно в стену.
Важно! В любом случае весь ряд камней должен освещаться солнцем и хорошо прогреваться, поэтому толщину каменного слоя делают небольшой.
Каменная кладка под полом
Камни также укладывают под полом теплицы, освещающимся солнечными лучами в течение длительного времени. При этом камни выступают в роли накопителя солнечной энергии. Тепловые потоки, исходящие от них, распространяются по всему помещению теплицы естественным образом.
Каменный теплоаккумулятор под полом
Когда необходим вентилятор?
При укладывании камней в несколько рядов без применения вентилятора не обойтись. Прибор вмонтируют в каменный теплоаккумулятор, тем самым в разы повышают его эффективность.
Важно! Для многорядной каменной кладки лучше использовать округлые камни, диаметр которых составляет от 30 до 50 мм. Во время подготовки материал отбирается, моется и укладывается с некоторым удалением друг от друга, что позволяет свободно циркулировать воздуху между отдельными камнями.
Вентилятор, встроенный в каменный теплоаакумулятор, способствует охлаждению воздуха в теплице днем и его прогреву в ночное время. Особенно это востребовано во время ранней весны и поздней осени, когда перепад температур в течение суток наиболее значителен.
Оцените статью: Поделитесь с друзьями!Аккумулирующие камни для печей: свойства, возможности, преимущества
Дата публикации: 17 июня 2019
Сегодня усилить теплотехнические параметры домашних отопителей можно различными методами. Один из наиболее эффективных – это применение теплоаккумулирующих камней. Такие камни в силу своих физико-механических свойств активно накапливают тепловую энергию во время протопки камина или печи, и потом равномерно отдают его в пространство. Теплоаккумулирующие камни могут как уже входить в комплектацию отопителя – в его облицовку, футеровку, внутренние конструкции, так и быть купленными отдельно для вашего камина или печи.
Польза аккумулирующих камней
Для аккумуляции и хранения тепла в камине или печи большое значение имеет масса камней и место их расположения – желательно, в верхней или боковой части печи. Разработчики ведущих мировых производителей отопительного оборудования всегда имеют это в виду. Так, например, инженеры компании Hark учитывают эти параметры, работая над созданием своих печей. Современные отопительные печи и камины с возможностью теплоаккумуляции позволяют создавать в доме, на даче или в квартире не только комфортный, но еще и полезный климат, который будет сохраняться длительное время после затухания пламени в очаге. Иными словами, приятный микроклимат в доме сохраняется долгое время, как и факт распространения тепла, даже после завершения горения дров и огня в топке.
Печи с камнями для хранения тепла
Вертикально вытянутые печи сейчас пользуются большой популярностью. В дополнение к приятному внешнему виду и компактному размещению, они предлагают полезные и удобные опции для увеличения тепловой эффективности, длительного хранения и выделения тепла. Многие модели таких печей могут быть оснащены дополнительным блоком аккумулирующих камней — Thermoblock. В верхней части печи можно спрятать до 55 кг дополнительных накопительных блоков, а иногда и больше.
Из чего сделаны теплонакопительные камни?
Аккумулирующие камни изготавливаются из материалов, характеристики которых соответствуют режиму и конкретным особенностям эксплуатации. Так, например, камни компании Hark изготавливаются из материалов высокой плотности и максимальной термостойкости – из каменной крошки, термосмеси. Благодаря большому весу и плотности, аккумуляционный блок достигает практически тех же свойств, что и мыльный камень. А мыльный камень считается одним из лучших накопителей тепла.
Простота установки и большая выгода
Теплоемкость печи может быть увеличена за несколько простых шагов с помощью установки блоков теплоаккумулирующих камней. Так, после разборки панели, держащейся всего на четырех винтах, блоки Thermoblock просто вставляются в уже существующую нишу вокруг дымовой трубы. Высокая температура от отходящих по дымоходу дымовых газов будет передаваться тепло накопительным камням, создавая дополнительное тепло. Это очень экономный метод, ведь на генерацию тепла идет энергия не только дров, но и дымовых газов!
Еще много моделей с камнями для хранения тепла
Помимо возможности установки аккумулирующих блоков в верхнюю часть печи, для многих моделей от современных производителей предусмотрены дополнительные места по бокам печи. Часто камни устанавливаются между внешней керамической облицовкой и корпусом печи. Внешний вид печей остается неизменным, так как камни не видны снаружи, зато теплоемкость отопителя существенно увеличивается.
Почему аккумулирование?
Существует несколько методов распространения тепла от печного и каминного оборудования — конвекционный и прямого излучения. Первый метод осуществляется с помощью потока или нескольких потоков воздуха, которые обтекают горячую поверхность, нагреваются и выходят в помещение через специальные конвекционные отверстия в корпусе топки или печи. Второй метод основан на инфракрасных волнах. Обычно, в каминах и печах комбинируют сразу два этих метода. Например, стандартный камин закрытого типа с дверцей нагревает кислород, который подается в камеру сгорания и потом теплым выходит в помещение. Но также тепло излучается в помещение и от прямого огня — через стекло дверцы. Закрытые камины оперативно и качественно нагревают пространство, но вот после окончания процесса горения огня и дров, поступление тепла в комнату в короткие сроки прекращается.
Вместе с тем, камины с закрытой топкой оснащаются режимом и возможностью длительного горения, принцип работы которого основан на уменьшении потока подаваемого в топку кислорода. Такой метод немного понижает производительность отопительного прибора, но зато экономит топливо. Правда, в сильно холодное время года режим длительного горения камина или печи малоэффективен, только если не использовать его вместе с иными обогревателями. Именно поэтому дополнительная комплектация камина или печи тепло нагревательными элементами всегда приветствуется и позволяет достигать оптимальных показателей отопления в любое время года. Осуществлять большие запасы тепловой энергии во время активной фазы горения огня можно путем применения печи с массивным каменным блоком, который частично или даже полностью будет изготовлен из материала или материалов с теплоаккумулирующими свойствами.
Различные методы применения тепло накопительных камней в изделиях от ведущих европейских производителей
Европейские производители печного и каминного оборудования реализуют различные подходы и устройства для достижения эффекта накопления тепла и его равномерной, длительной отдачи в помещение. Так, например, французский разработчик Supra спроектировал и внедрил в свое оборудование технологию под названием Supratherm, принцип работы которой основан на установке на отопительный прибор специального материала, обладающего высоким уровнем тепловой аккумуляции. Каменные блоки общей массой порядка 70 кг устанавливаются на корпус топки, закрывая собой около 65% поверхности. Во время работы отопителя порядка 3 часов в базовом режиме протопки, тепло в размере 15% накапливается в материале Supratherm и после затухания огня в топке, начинает распространяться во все стороны от очага на протяжении не менее 2 часов. Такой принцип работы печи или камина позволяет осуществлять заметную экономию – порядка 4 кубических метров древесины в течение всего одного отопительного сезона.
В это же время, шведская фабрика Keddy активно применяет в своем оборудовании тепло накопительные технологии с помощью натурального камня под названием Оливи. Отличным примером применения этого камня в шведских очагах служит модель печи CHRISTINEBERG. В нее интегрирован массивный тепло накопитель сборного типа из камня Оливи, который искусно спрятан под красивейшей облицовкой из изразцов. Внутренний блок из камня Оливи и непосредственно сама изразцовая облицовка позволяют теплу активно накапливаться и распространяться в окружающее пространство в течение целых суток – 24 часов!
Есть и другие методы эффективного применения технологий теплоаккумуляции. Так, компания Thorma из Словакии интегрирует в свою продукцию тепло аккумулирующие пластины из керамики, которые располагаются, как правило, по бокам печи. Часто производитель дополняет свои печи еще и круглым керамическим элементом сверху отопителя. И пластины, и круги из керамики доступны в качестве дополнительной опции к широкому ряду определенных моделей печей этой компании.
Широкий ассортимент тепло накопительных камней, материалов и технологий в салонах компании «Домотехника»
Более подробно узнать характеристики, возможности, методы установки и применения различных тепло накопительных камней природного и искусственного происхождения, которые помогут увеличить тепло отдачу камина или печи, а также существенно снизить расходы на топливо, можно в любом из салонов компании «Домотехника». Здесь же вы сможете изучить модельный ряд теплоаккумулирующих камней и материалов от различных производителей, выбрать сорт камня, его внешний вид, выяснить возможность и метод установки на ваш камин или печь.
Обратите внимание на товары, которые описаны выше
Hark (Германия)Артикул:
BRossa10EPT4254Печь из изразцов цвета hellbraun (254), золотая рамка топки, верхнее подключение дымохода. Каминная топка Radiante 60 RK ECOplus включена в стоимость.
Мощность: 7 кВт.
Supra (Франция)Артикул:
237960Отопительная печь. Вариант исполнения SUPRATHERM — с системой аккумуляции тепла «Комфорт +».
Мощность: 10 кВт.
Thorma (Словакия)Артикул:
F9489230610Опция: 2 боковых аккумулирующих камня и 4 кольца сверху.
Мощность: 7,5 кВт
Thorma (Словакия)Артикул:
F9489500010Аккумуляционное кольцо для отопительных печей Thorma. Обеспечивает дополнительную аккумуляцию тепла и увеличивает время остывания печи.
Вес: 15 кг
Каменные теплоаккумуляторы
Эти теплоаккумуляторы также оказались относительно малоэффективными. Каменный теплоаккумулятор можно разместить непосредственно в теплице, расположив природные камни, например, у задней стены или под теплицей. При укладке камней перед задней стеной необходимо следить за тем, чтобы толщина их слоя была небольшой и солнечные лучи достигали поверхности всех камней. Камни можно разместить по всей поверхности стены с помощью сетки или замуровать в стену, что придает ей весьма красивый внеший вид, однако все это требует больших трудозатрат.
Если использовать несколько рядов камней, то необходимо применение вентилятора. Промытые камни в этом случае следует уложить так, чтобы оставить промежутки между ними для прохода воздуха, точно так же, как и при размещении каменного теплоакку-мулятора под полом теплицы. Если такой теплоакку-мулятор предназначен для кратковременного использования, то размер камней должен быть небольшим. По опыту эксплуатации такого теплоаккумулятора можно сказать, что наилучший результат в этом случае обеспечивают камни округлой формы диаметром 30—50 мм. Передача теплоты камням все же не очень эффективна. Опыт, полученный в Финляндии и Швеции, показал, что только одна треть или половина камней (из всего числа взятых) участвует в аккумулировании теплоты. По сравнению с бетонными плитами, имеющими конструктивные полости и обеспечивающими участие 80—90 % массы плит в аккумулировании теплоты, каменный теплоаккумулятор относительно менее эффективен.
Каменные теплоаккумуляторы
| ←Предыдущая Конструкции с полостями | Чернозем в качестве теплоаккумулятора Следующая→ |
|---|
Гравийный теплоаккумулятор | | Mensh.ru
Обычно в качестве аккумулятора солнечного тепла используют воду. Однако теплоаккумулирующими материалами могут служить гравий, щебень, кирпич, бетон и другие материалы. Обычно гравий в качестве теплоаккумулятора используют в солнечных отопительных системах с воздушными солнечными коллекторами. Такие теплоаккумуляторы широко применяются в США в системах, в которых комбинируют несколько методов аккумулирования тепла.
Для аккумулирования одинакового количества теплоты гравий потребует в 2,5 раза большего объема, поэтому основным недостатком гравийного теплоаккумулятора являются лишь его большие размеры, а достоинством — возможность размещения непосредственно под полом помещения. Если рационально использовать подпольное пространство, то можно найти достаточно места для размещения гравийного теплоаккумулятора и обеспечить эффективный обогрев помещения через пол. В этом случае может возникать значительное сопротивление воздушному потоку, поэтому необходимо в каждом конкретном случае использовать какое-либо устройство, обеспечивающее равномерную циркуляцию воздуха.
Рис. 1. Общий вид гравийного теплоаккумулятора:
1 — крышка; 2 — бункер; 3 — бетонный блок; 3 — теплоизоляция; 4 — сетка; 5 — гравий (галька).
Обычно сопротивление воздушному потоку в гравийном теплоаккумуляторе определяется расчетным путем. Чтобы в солнечном доме, имеющем под полом слой гравия толщиной 30 см, аккумулировать 200 МДж тепла и удерживать это тепло при температуре 20°C. необходима площадь пола не более 20 м3. Этого тепла будет достаточно для отопления помещений 1-го этажа: гостиной, столовой и спальни.
Диаметр используемых частиц гравия (гальки) обычно 4…8 см. Если бы удалось подобрать частицы гравия одного диаметра, то независимо от их размера получаемый тепловой эффект был бы на 50% больше и не было бы помех при циркуляции воздуха.
Нельзя смешивать мелкий и крупный гравий.
Гравийные аккумуляторы могут использоваться и летом в системе кондиционирования. Однако при этом существует опасность заиндевения гравия.
Если к расположенному под полом гравийному теплоаккумулятору подвести систему труб с циркулирующей водой и устроить простейший бак-накопитель горячей воды, то зимой, когда наблюдается максимальное потребление горячей воды, эта система может служить для предварительного подогрева воды в системе солнечного горячего водоснабжения.
Монтаж таких устройств позволяет повысить суммарный коэффициент использования солнечного излучения в системах солнечного горячего водоснабжения и сократить размеры солнечного теплоаккумуляторов.
Теплоаккумулятор своими руками — описание и изготовление!
Самостоятельное изготовление теплоаккумулятора под силу каждому человеку, имеющему навыки работы с элементарными слесарными и хозяйственными инструментами. Для сборки такого агрегата не придется покупать какие-либо дорогостоящие детали и материалы. Комплектующие для самой простой модели можно найти в гараже либо кладовой любого запасливого и хозяйственного человека.
ТеплоаккумуляторПосле изучения следующего руководства вы сможете самостоятельно изготовить теплоаккумулятор и подключить его к отопительной системе.
Устройство и особенности работы теплоаккумулятора
По своей конструкции типичный теплоаккумулятор является стальным баком с патрубками вверху и внизу, одновременно являющимися концами змеевика, изготовленного из медной трубки. Нижние патрубки соединяются с тепловым источником, верхние – с системой отопления. Внутри установки находится жидкость, которую потребитель может использовать для решения нужных ему задач.
Схема подключенияПринцип работы агрегата построен на высокой теплоемкости воды. В целом механизм действия теплоаккумулятора можно описать так:
- в боковые стенки емкости врезано две трубы. Через одну в бак поступает холодная вода от водопровода или из резервуаров, через вторую подогретый теплоноситель отводится в радиаторы отопления;
- верхний конец змеевика, установленного в баке, соединяется с патрубком холодной воды котла, нижний – с патрубком горячей;
- циркулируя через змеевик, горячая вода нагревает жидкость в баке. После выключения котла, вода в отопительных трубах начинает остывать, но продолжает циркулировать. При поступлении в теплоаккумулятор прохладная жидкость выталкивает накопленный там горячий теплоноситель в отопительную систему, благодаря чему обогрев помещений продолжается еще в течение некоторого времени (в зависимости от емкости накопителя) даже при выключенном котле.
Важно! Для обеспечения движения теплоносителя система укомплектовывается циркуляционным насосом.
Цены на теплоаккумуляторы для систем отопления
Теплоаккумуляторы для систем отопления
Ключевые функции теплонакопителей
Принцип работы теплоаккумулятораТеплоаккумулятор имеет множество полезных функций, в числе которых:
- обеспечение пользователя горячей водой;
- нормализация температурного режима в обогреваемых помещениях;
- повышение показателей полезного действия отопительной системы с одновременным уменьшением расходов на обогрев;
- возможность объединения нескольких тепловых источников в единый контур;
- накопление лишней энергии, которую вырабатывает котел и т.д.
При всех своих преимуществах теплоаккумуляторы имеют всего 2 недостатка, а именно:
- ресурс накапливаемой теплой жидкости напрямую зависит от объема используемого бака, но при любых обстоятельствах он остается строго ограниченным и заканчивается довольно оперативно, поэтому нужно обязательно продумать вопрос обустройства дополнительной системы нагрева;
- более объемные накопители требуют достаточно много места для установки, к примеру, котельного помещения.
Сборка простого теплоаккумулятора
Простейший тепловой накопитель работает по принципу термоса. Стенки установки практически не проводят тепло и позволяют воде оставаться теплой в течение достаточно продолжительного времени.
Для сборки такого агрегата нам понадобятся следующие приспособления:
- бак. Объем подбирайте индивидуально, по своим потребностям и возможностям. Объективный минимум – 150 л;
- материал для теплоизоляции. Отлично подходит минеральная вата;
- клейкая лента;
- медные трубки для изготовления змеевика;
- бетонная плита либо доски для опалубки и раствор для заливки.
Теплонакопитель можно собрать на основе железной бочки. Объем, как уже отмечалось, подбирается индивидуально, однако в использовании бака вместительностью меньше 150 л особого смысла нет.
Первый шаг
Подготавливаем бочку к дальнейшей работе. Если это старая емкость, тщательно очищаем ее от различных загрязнений и зачищаем следы коррозии.
Теплоаккумулятор, общий видТеплоаккумулятор, патрубки. 1 — система отопления. 2 — верхний змеевик. 3 — нижний змеевик. 4 — охлаждение ТА. 5 — группа безопасности. 6 — магниевый анодТеплоаккумулятор, патрубки с другой стороны. 1 — термометры Wats. 2 — твердотопливный котел. 3 — термодатчики для контроллера солнечных системВторой шаг
Оборачиваем внешние стенки теплоизоляционным материалом. Хорошо подойдет минеральная вата. Окутанную теплоизоляцией бочку дополнительно обматываем скотчем в несколько слоев.
Третий шаг
Окутываем бак фольгированной пленкой. Для фиксации материала также используем клейкую ленту. При желании обшиваем изолированную конструкцию листовым металлом.
Четвертый шаг
Делаем змеевик, по которому будет транспортироваться теплоноситель. Для этого используем медную трубку длиной 8-15 м (зависит от объема выбранной бочки) и диаметром порядка 20-30 м. Сгибаем трубу в спираль и помещаем внутрь бака. Змеевик соединяется с котлом. В дальнейшем эта спираль будет нагреваться и отдавать полученное тепло воде в баке.
ТеплоаккумуляторЗмеевик — теплообменникТрубы довольно неплохо зажимаются между шляпками саморезовПодключение теплообменникаПодключение теплообменникаПодключение теплообменникаУтепление теплоаккумулятораПятый шаг
Делаем патрубки в боковых стенках накопителя. Через один патрубок в бак будет поступать холодная вода, через другой выходить горячая. Патрубки оснащаем кранами для быстрого перекрытия циркуляции воды.
Шестой шаг
Устанавливаем тепловой накопитель и выполняем его подключение.
Для лучшего понимания порядка подключения теплоаккумулятора смотрим на схему.
Важно! Бочку можно ставить только на плиту из бетона. Покупаем готовое изделие либо отливаем основание самостоятельно.
По рассмотренному способу выполняется подключение накопителя к системе обогрева, работающей с использованием 1 котла. В случае применения большего количества отопительных агрегатов, схема существенно усложнится. Систему придется оснастить датчиками давления и температуры, взрывным и предохранительным клапанами и т.д. К сборке подобного агрегата рекомендуется приступать только при наличии соответствующих навыков и должного опыта.
Использование теплоаккумулятора в разных системах обогрева
Схема ГВСТеплоаккумуляторы эффективно показывают себя при использовании в самых разнообразных системах обогрева. При этом в каждом случае подобный накопитель позволяет существенно сэкономить на отоплении.
Чаще всего тепловыми аккумуляторами комплектуются системы твердотопливного обогрева. Установка будет способствовать более экономичному расходу топлива и эффективному обогреву, а также предотвратит преждевременный износ отопительных радиаторов.
Не лишним будет тепловой аккумулятор и в системе электрического отопления, в особенности в регионах с двойным тарифом за электричество. Ночью, когда электроэнергия продается потребителю по более доступной стоимости, аккумулятор будет накапливать тепло. Днем же можно будет на некоторое время выключить котел и топить силами теплоаккумулятора.
Используются накопители и в многоконтурных отопительных системах. Благодаря ним обеспечивается распределение теплоносителя между контурами. Монтаж патрубков может быть выполнен на разной высоте, что позволит получать воду, нагретую до разной температуры.
Несколько слов о модернизации
Схема подключенияПри необходимости собранный нами тепловой аккумулятор легко модернизируется. Существует несколько способов.
- Мы можем установить снизу дополнительный теплообменник, благодаря которому будет накапливаться энергия, получаемая солнечным коллектором. Актуально для современных систем, использующих энергию солнца для обогрева помещений.
- Мы можем разделить внутреннее пространство емкости на несколько сообщающихся секций, что обеспечит более выраженное расслоение воды по температурам. Актуально для многоконтурных систем.
- Мы можем немного увеличить бюджет и выполнить теплоизоляцию стенок бака пенополиуретаном вместо минеральной ваты. Этот материал позволит дополнительно уменьшить потери тепла.
- Мы можем увеличить количество патрубков и подключить накопитель тепла к более сложной системе обогрева, построенной на базе нескольких независимых контуров. Актуально для отопительных систем, обслуживающих большие дома с помощью котлов высокой мощности.
- Мы можем установить дополнительный теплообменник для накопления воды. Ее можно будет использовать для различных бытовых и хозяйственных нужд.
Теперь вы владеете всеми необходимыми знаниями для самостоятельной сборки, установки, подключения и модернизации теплового аккумулятора.
Удачной работы!
Видео – Теплоаккумулятор своими руками
| Теплоаккумулятор Jaspi (л) | Время нагрева (час.) при мощности | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 20 кВт | 25 кВт | 30 кВт | 35 кВт | 40 кВт | 45 кВт | 50 кВт | 55 кВт | 60 кВт | |
| 500 | |||||||||
| 1000 | 2,3 | ||||||||
| 1200 | 2,8 | 2,2 | |||||||
| 1500 | 3,5 | 2,8 | 2,3 | ||||||
| 1800 | 3,4 | 2,8 | 2,4 | 2,1 | |||||
| 2000 | 3,1 | 2,7 | 2,3 | 2,1 | |||||
| 2400 | 3,2 | 2,8 | 2,5 | 2,2 | 2,0 | ||||
| 3000 | 3,5 | 3,1 | 2,8 | 2,5 | 2,3 | ||||
| 3500 | 3,3 | 3,0 | 2,7 | ||||||
| 4000 | 3,4 | 3,1 | |||||||
| 4500 | 3,5 |
Гравий – как накопитель солнечного тепла
Солнечная энергия может накапливаться и аккумулироваться в различных теплопроводящих средах. Чаще всего, в отопительных и нагревательных установках в качестве такой среды выступает обычная вода. Вода имеет высокую плотность, теплоёмкость, отличную теплопроводящую способность, а также тепловую энергию, содержащуюся в нагретой воде удобнее всего транспортировать потребителю по трубопроводам и подключающим линиям. Однако, “теплоноситель-вода” подходит только для специальных конструкций оборудования, например для солнечного коллектора, теплового насоса, теплообменника или водонагревателя. Воду нельзя, к примеру, интегрировать в конструкцию наружной стены, потолка или пола, используя тем самым ее в качестве
дополнительного теплоизоляционного слоя.
Поэтому на помощь приходят твердые теплоаккумулирующие материалы, такие как щебень, гравий, кирпич, бетон, в крайнем случае воздух. Не секрет, что именно крупные заполнители (щебень и гравий) являются отличным материалом для накопления солнечного тепла. Часто при строительстве домов оставляется место в конструкции стены для заполнения его камнями и крупнозернистым песком. Солнечное тепло, проходя через прослойку между щебнем или гравием не покидает ее, а задерживается, увеличивая тем самым температурную обстановку в помещении.
Некоторые отопительные гелиосистемы, а также воздушные солнечные коллектора, вместо жидкого теплоносителя используют гравий в качестве теплового аккумулятора. Многие печки и камины работают по такому же принципу. Развитие твердых теплоаккумулирующих батарей впервые началось в США и Великобритании.
Пожалуй, главным недостатком гравийного теплонакопителя является его низкая величина теплосодержания, по сравнению с водой. Для получения одной и той же тепловой мощности гравия по объему понадобится в 2-2,5 раза больше, чем воды. Тем не менее щебень и гравий можно разместить в помещении под полом, обуздав тем самым отоплении в доме с помощью системы «теплый пол». В этом случае могут возникнуть значительные сопротивления солнечному потоку, поэтому для каждого конкретного случае необходимо использовать какой-либо прибор (например насос), чтобы обеспечивать непрерывную и равномерную циркуляции воздуха под полом.Для поддержания комфортной температуры в пределах 20-22 °C в помещении, с площадью пола 18-20 м3 для системы “теплый пол” понадобится слой гравия или щебня толщиной не менее 30 см. Очень важно не смешивать крупные камни с мелкими, поскольку это может привести к помехам при циркуляции воздуха. Оптимальный вариант – подобрать частицы с одинаковыми размерами и формой. Недостаток такой системы: возможность обогрева только тех помещений, которые расположены на 1-ом этаже.
Гравийный теплоаккумулятор под полом можно использовать, как источник тепла для горячего водоснабжения на бытовые нужды. Достаточно проложит под полом сеть трубопроводов и подключить их к простейшему баку-накопителю тепловой энергии, а сверху на трубы уложит слой гравия. Накопившееся тепло в воздушной прослойке между частичками камней будет нагревать холодную воду в трубках, а та в свою очередь направляться в расширительный бак для обеспечения дома горячим водоснабжением. Циркуляция в таких системах может быть, как естественной (за счет разности температур холодной и горячей воды), так и принудительной (с помощь циркуляционного насоса).
Установка гравийных теплоаккумуляторов позволит повысить эффективность использования солнечного излучения, а также сократить расход электроэнергии на традиционном способе отопления и горячего водоснабжения.
Читайте по теме: