Виготовлення теплоакумулятора своїми руками

Теплоакумулятор – це спеціальна ємність з рідиною, яка здатна накопичувати енергію теплоносія і віддавати її назад. Подібний пристрій дозволяє значно скоротити витрати на паливо і суттєво збільшити ККД (коефіцієнт корисної дії) опалювальної системи.

549px” >

Застосування теплового акумулятора

Акумулюючий контейнер з водою використовується для будинків з періодичним опаленням, а саме:

1. Для електричних котлів, обладнаних багатотарифним лічильником, які економно працюють виключно вночі (вартість електроенергії вночі в 3 рази дешевше, ніж удень).
2. Для котлів на твердому паливі, які вночі припиняють працювати через необхідність в періодичному підкиданні дров або вугілля.

Використання подібних установок в системі не тільки продовжує період її експлуатації, але і виконує ряд інших корисних функцій.

Переваги теплового акумулятора

Пристрій виконує наступні функції:

1. Накопичує теплоенергію, за рахунок чого істотно економить паливо.
2. Дозволяє з’єднати в одній системі кілька джерел теплоенергії (геліометричну систему, ТЕН, котел та ін.).
3. Підвищує ККД котла.
4. Оберігає всі елементи від перегріву.
5. Нагріває воду.
6. Контролює температурний режим в приміщеннях.

В незалежності від переваг установки, існує і кілька мінусів.

548px” >

Як комплектується теплоакумулятор до котла

Недоліки теплового акумулятора

До недоліків відносять:

1. Кількість води залежить від місткості бака теплоаккумулятора. Він виступає в ролі обмежувача, який швидко витрачається, тому знадобиться додаткова система для підігріву.
2. Для установки великих баків потрібна вільна площа, у вигляді окремого приміщення (котельні).

Принцип роботи

Теплоакумулятор накопичує енергію за рахунок прямого або непрямого опалення в системі, а температура при цьому досягає своєї максимальної позначки. Як тільки котел перестає працювати, пристрій починає віддавати накопичену від нагрітої води енергію назад теплоносію.

Щоб тепловий акумулятор працював якісно, його слід підключити якомога ближче до вихідного патрубка теплоносія. Також конструкція повинна відповідати таким вимогам:

1. Правильно підібраний обсяг бака, який залежить від опалювальної площі.
2. Якісна теплоізоляція стінок, яка знижує рівень теплових втрат.
3. Виконання функції ГВП (гаряче водопостачання).

Теплоакумулятор – вертикальна герметична ємність (бак), яка покрита ізоляцією і має 4 патрубка для підведення і відведення води (2 зверху і 2 знизу). В якості матеріалу для бака використовується чорна або нержавіюча сталь, яка може бути покрита емаллю.

549px” >

Схема підключення теплоаккумулятора

Види теплоакумуляторів

Класифікація акумулюючих ємностей:

1. Залежно від конструкції пристрою бувають:
   • Теплоакумулятори з вбудованим змійовиком або теном.
   • Пристрої з двома і більше змійовиками або тенами.
   • Комбіновані пристрої, де використовується тен і змійовик одночасно.
2. В залежності від місця монтажу:
   • Термосифон – монтуються на сонячних колекторах. Вони складаються з двох баків (внутрішнього і зовнішнього), між якими встановлюють теплоізолятор товщиною 50 мм. Матеріал ізолятора-пінополіуретан.
   • Буферні контейнери – монтуються подібні ємності всередині приміщення. Конструкція така ж, як і у термосифонів.
3. В залежності від функції ГВС:
   • Моделі з наявністю ГВП.
   • Моделі без ГВП.

Конструкція пристрою дуже складна, тому вартість моделей заводського виробництва така висока. Щоб заощадити кошти можна спорудити подібну установку самостійно.

Робимо своїми руками

Для розробки установки можна використовувати сталеві бочки або звичайні листи стали. Форма бака може бути як циліндричної, так і квадратної. Але перш ніж приступити до виготовлення, необхідно провести розрахунки обсягів, потужності і теплоізоляції.

Щоб дізнатися обсяг бака, необхідно обчислити скільки рідини має бути в тепловому акумуляторі. Використовуємо наступну формулу:

де: Q – це витрата теплоенергії у всій системі, кВт;

c – теплоємність води, яка 4,187 кДж/кг ºС або 0,0012 кВт/кг ºС;

∆T – Різниця між максимальним і мінімальним значенням температур рідини в ємності і трубопроводі ºС.

З цього випливає, що приблизний обсяг бака повинен бути 1,7 м^Три. Такий бак буде забезпечувати опалювальну систему потоком з температурою 50ºС протягом 8 годин. Потім почнеться поступове охолодження приміщення і через 3-4 години повністю розрядиться акумулятор.

Важливо! Щоб пристрій встигав повністю підзарядитися в період функціонування котла, йому необхідно мати додатковий запас потужності.

Розрахунок товщини утеплювача безпосередньо залежить від потужності, яка потрібна для опалення котельні. Теплопровідність ізоляційних матеріалів становить 0,040 Вт/м ºС.

Дізнаємося, скільки тепла буде проникати в котельню, використовуємо формулу:

де: S – площа поверхні бака без днища, кв. м.;

TMAX-Максимальна температура води, ºС;

20 – температура повітря всередині приміщення, ºС;

Л-теплопровідність ізоляційних матеріалів, Вт/ м ºС;

d-товщина утеплювача, м.

Формула для площі поверхні бака без дна:

де: Ѕос-площа основи бака;

d – діаметр кола, мм;

h – висота бака, м.

Використовуючи теплоізолятор з товщиною 0,1 м., то з теплоаккумулятора в котельню буде надходити 204,4 Вт тепла.

q=7.3*(90-20)*0.040/0.1=204.4 Вт

Якщо даний показник не підходить, то товщину ізоляції необхідно зменшити.

Необхідні матеріали та інструменти

Для виготовлення теплового акумулятора знадобиться ємність об’ємом більше 150 літрів. Самостійно зробити таку ємність кілька проблематично, але можливо. В якості альтернативного варіанту можна застосовувати баки радянського виробництва, які виконані з нержавіючої сталі.

Вони раніше використовувалися столовими для підігрівання води. А якщо дістати подібний раритет не вийшло, підійде будь-яка ємності зі сталі з товщиною стінок від 5 мм. Найдоступніший варіант – бочка.

Для роботи знадобляться такі матеріали як:

1. бак з ємністю більше 150 літрів;
2. теплоізоляційний матеріал;
3. мідні труби з діаметром 20-30 мм (змійовик) або тени;
4. термометр;
5. патрубок;
6. кріплення для термометра і змійовика (тена);
7. електронагрівач потужністю в 800Вт і довжиною приблизно в 2 м.
8. зварювальний апарат;
9. інструмент.

В якості теплоносія для пристрою можна використовувати кілька матеріалів, теплоємність яких представлена в таблиці:

Виходячи з цих даних, найдоступніший і ефективний матеріал – вода.

Виготовлення

Розглянемо більш детально, як з бочки спорудити акумулюючу ємність. Етапи монтажу пристрою:

1. Вибрати бочку потрібного обсягу.
2. Очистити її, усунути пил і сміття, позбавиться від корозії.
3. Зміцнити бочку із зовнішнього боку ребрами жорсткості (особливо коли теплоакумулятор розрахований на більш, ніж 5м^Три).
4. Під болти необхідно приварити фланець розміром з кришку.
5. Збільшити товщину кришки, приваривши до неї ребра жорсткості.
6. Відшліфувати внутрішню поверхню бочки, а потім обробити ортофосфорною кислотою. Після прогрунтувати поверхню 4-6 разів і покрити декількома шарами теплостійкої фарби.
7. Вварити всередину тени або змійовики і зробити отвори для патрубків.
   Важливо! Якщо дозволяють можливості, можна використовувати замість стандартної системи фарбування, порошкове забарвлення. Нею покрити поверхню слід після установки змійовиків. Такий спосіб дозволяє домогтися однакового по товщині шару з термостійкого полімеру, який прекрасно захистить від корозійних процесів.
8. Приварити патрубки, перевірити герметичність установки, оглянути змійовика і всі шви, отвори і саму поверхню бака.
9. Виготовити зовнішній циліндр.
10. Відшліфувати, прогрунтувати і обробити серебрянкой поверхня бочки зовні.
11. Обмотати бочку алюмінієвою фольгою, а потім утеплити мінеральною ватою.

До саморобних установок висувається кілька вимог щодо безпеки:

• Забороняється контакт гарячих деталей установки з легкозаймистими і вибухаючими матеріалами.
• З-за високого внутрішнього тиску і закритість системи потрібно забезпечити максимальну герметичність, монтувати ребра жорсткості і спеціальні гумові прокладки для кришки.
• У разі використання додаткового нагріву у вигляді тенів, необхідно заізолювати всі контакти і зробити заземлення для бака.

Утеплення

В якості теплоізолюючого матеріалу можна використовувати:

1. Пінопласт товщиною в 10 см і щільністю 25кг / м^Три. Цей матеріал дуже зручний у використанні. Його легко клеїти до металевих стінок і просто прорізати отвори для патрубків.
2. Мінеральна вата товщиною 10 см і щільністю 135-145 кг/м^Три. Її проблематичніше прикріпити до пристрою.
3. Рулонний утеплювач ISOVER. Його використовують для круглих баків, виготовлених з бочок. Прикріпити матеріал до бочці важко, особливо в нижній її частині.

Кращим варіантом для утеплення виступає матеріал, який не виділяє при нагріванні отруйних випарів. Пінопласт, на жаль, не підходить під цю умову. А мінеральна вата не повинна містити фенолформальдегідних смол. Ідеальний варіант для утеплення – базальтова вата.

Установка і підключення

Щоб підключити пристрій знадобиться в першу чергу вибрати місце для установки. Найкращим варіантом буде його розташування в максимальній близькості до котла, тоді температура носія буде високою і збільшиться швидкість нагріву рідини в ємності.

Другий етап – спорудження додаткового фундаменту під установку, оскільки її вага більше 2 т. Якщо система передбачає гаряче водопостачання, знадобиться провести водопровід.

Схема підключення саморобного пристрою у кожного своя. Приблизний спосіб підключення для одного працюючого котла складається з наступних кроків:

1. Через бак проходить зворотний трубопровід, тому з його кінців повинні бути вхід і вихід розміром в 1,5 дюйма.
2. В першу чергу необхідно під’єднати обратку котла до баку, розмістивши між ними циркуляційний насос. Він потрібен для розподілу води з бочки в розширювальний бак, відсікає кран і в опалювальний прилад.
3. З боку подачі теж монтується відсікає кран і циркуляційний насос.
4. З’єднувати трубопровід подачі слід аналогічно обратке, але без установки теплових насосів.

Якщо кількість контурів більше двох, то схема підключення істотно ускладниться.

Тепловий акумулятор слід додатково обладнати термометром, вибуховим клапаном і датчиками, контролюючими рівень тиску всередині. Із-за постійного накопичення тепла бочкою може статися перегрів, тому слід періодично скидати надлишковий тиск.

Бліц-поради

Поради по виготовленню:

1. Для акумулюючих ємностей з нуля кращим варіантом буде використання листового металу товщиною в 2 мм.
2. Зварити установку можна і з нержавіючої сталі, але це обійдеться трохи дорожче.
3. Щоб спростити процес виготовлення і утеплення краще робити теплоакумулятор прямокутна форма.
4. Не використовуйте для пристрою бочки з пластмаси, вони не витримують високих температур. Винятком є бочки з маркуванням до 100 ºС.
5. В кришку потрібно вмонтувати запобіжний клапан, за допомогою якого випускати надлишковий тиск.
6. Заводський змійовик можна замінити на сталевий гофрований шланг, що збільшить загальну площу теплообміну.
7. Щоб пластикові баки не втрачали своєї форми їх необхідно укласти в каркас з решітки.
8. Маленькі теплові акумулятора можна застосовувати для водяної теплої підлоги в якості підживлення.