БУФЕРНАЯ ЕМКОСТЬ.

                   ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

При отоплении твердым топливом главной проблемой является неравномерность температурного режима нагрева дома. Обычно мы начинаем топить котел, когда температура в доме опустилась ниже комфортной. Примерно через час топки температура достигает оптимального значения. Еще через некоторое время температура еще повышается и становится уже некомфортно высокой. В газовых или дизельных котлах, где легко дозировать подачу топлива, процесс горения легко управляем. В твердотопливных котлах, где закладка – это полная топка, процессом горения управлять куда сложнее. Это касается и котлов Альтеп.  В них поддувало (отверстие патрубка подачи воздуха в камеру горения) оснащено заслонкой с термомеханическим приводом (регулятором тяги), и это – все управление. Теплоноситель получает тепло быстрее, чем успевает его отдать и, чтобы вода в системе не закипела, избытки тепла сбрасываются котлом «в трубу». Для экономии времени на обслуживание системы отопления на твердом топливе следует максимально автоматизировать управление тепловым режимом дома. При этом отопление должно быть равномерным, без перегрева во время топки и недогрева между топками. Решить эту задачу поможет применение буферной емкости. По большему счёту, буферная ёмкость – это термос. Металлическая бочка в утеплителе от 500 до 1000 литров (можно больше, но обычно указанного объема достаточно). Чтобы понять, зачем она нужна, представьте себе такую ситуацию: Вы на даче решили попить чаю. Разожгли костёр, поставили на огонь чайник, вскипятили, сделали себе стаканчик и выпили. Замечательно. Через 2 часа Вам снова захотелось чая... Но вода уже остыла. И Вам опять необходимо разжигать костёр, ставить чайник и т.д. А теперь представьте, что у Вас есть термос… Закипятили один раз целый чайник воды, залили в термос и пьете чай целый день. Разжигать костёр и кипятить воду в этом случае Вам придётся только один раз. И отвлекаться будете меньше, и дрова сэкономите :) В случае с системой отопления ситуация аналогичная. Буферная ёмкость способна накопить определённое количество тепла, а потом отдавать его постепенно.

Буферная емкость. Общая информация

Где мы берём «лишнее» тепло

Предположим, что Ваш дом имеет отапливаемую площадь 200 м2. Когда летом на улице температура такая же, как и в доме (+20°С), теплопотери равны 0, дом тепло не теряет. 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 18кВт/час

(данные взяты для примера, точные теплопотери дома можно рассчитать на основании точного проекта дома, материалов постройки и утепления, и т.д.)

Для восполнения этих потерь тепла мы должны поставить котёл такой же мощности как и максимальные теплопотери дома, а лучше – даже чуть больше. То есть в идеале, нужно ставить котел мощностью не менее 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. Котёл горит на минимуме и выдаёт 15 кВт мощности. Температура на улице - 0°С и дом теряет только 8 кВт. Не очень хорошо. Дров-то вы сжигаете на 15 кВт, т.е. почти в два раза больше чем нужно. Мало того, встаёт вопрос: куда деваются остальные 7 кВт? Есть два варианта:  перегретые радиаторы, в доме жарко;  закипевший котёл, 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 ёмкости.

 

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

Котёл греет воду и при помощи циркуляционного Насоса 3 эта вода подаётся в буферную ёмкость. Соответственно, такой же объём воды, но остывшей, возвращается в котёл. Насос 6 подаёт горячую воду из верхней части буферной ёмкости к радиаторам. Такой же объём воды (остывшей) возвращается в нижнюю часть буферной ёмкости. Насос 3 работает тогда, когда горит котёл. К Насосу 6 подключён комнатный термостат, который может включать-выключать насос в зависимости от температуры в доме. Посмотрим как «лишняя» мощность аккумулируется в буферной ёмкости. С помощью Насоса 3 тепловая мощность (нагретая котлом вода) передаётся буферной ёмкости. Пусть это будет 15 кВт из примера выше. Насос 6 отдаёт мощность радиаторам (возмещает теплопотери). Предположим, что производительности насосов равны. Соответственно, сколько тепловой мощности придёт в буферную ёмкость, столько же уйдёт на радиаторы (те же 15 кВт). Но у нас на дворе – осень :) (см. пример выше), температура 0°С, теплопотери дома 8 кВт. Мы подаём в радиаторы слишком много горячей воды. Что произойдёт? Температура в доме станет расти. Достигнет заданной на термостате комфортной (например 20°С) и Насос 6 выключится. Радиаторы через некоторое время начинают остывать, падает и температура в доме. Когда температура в доме упадёт ниже заданной на термостате, Насос 6 включится и снова будет греть радиаторы. То есть, Насос 3 работает постоянно,Насос 6 – с перерывами. Так как их производительность одинакова, в буферную ёмкость будет приходить больше горячей воды, чем уходить. Соответственно, температура воды в буферной ёмкости будет повышаться. Так и происходит аккумулирование тепла. Теперь посмотрим, как мы отдаём набранное тепло. Котёл прогорел и Насос 3 выключился. В буферную ёмкость тепло больше не поступает. Но Насос 6 продолжает работать в прежнем режиме, забирает из буферной ёмкости горячую воду и возвращает холодную. Температура в буферной ёмкости падает.

«Так в чём же польза?» - спросите Вы.

«Температура в буферной ёмкости упадёт, и значит нужно снова топить котёл». Да, но как быстро она упадёт? В случае системы без буферной ёмкости температура начинает падать сразу и это падение начинает ощущаться человеком через 0,5 – 3 часа (в зависимости от температуры на улице, утеплённости дома и т.п.). Давайте посчитаем, насколько медленнее остывает система с буферной ёмкостью.

А расчёт прост. Мы говорили, что мощность котла – 20 кВт. Такую мощность при температуре отопительной воды 80°С отдают примерно 120 рёбер алюминиевых радиаторов. Объём воды в них составит 60 литров. Плюс вода в трубопроводах, котле, расширительном баке. Общий объём воды в системе отопления составит примерно литров 100. А с буферной ёмкостью (например, 500 литров) – 600 л. То есть в шесть раз больше. Соответственно и остынет этот объём 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. Вот польза. То самое время, которое Вы можете не топить котёл. Плюс во время горения котла Вы не жаритесь на перегретых радиаторах, а имеете комфортные 20°С.

 Экономический эффект можете прикинуть сами.

Дополнительные затраты в данном случае – это стоимость ёмкости, насоса, комнатного датчика, дополнительного расширительного бака, трубопровода обвязки и стоимость монтажа. Сумма примерно 1400-2000 евро (в зависимости от мощности системы отопления). Экономия - в зависимости от того, чем будете топить: дровами, брикетом, углём. Весь отопительный сезон вы будете тратить в 2 раза меньше топлива. Единственное, за минусом дней, когда температура ниже -15°С. В это время буферная ёмкость не работает, т.е. сколько тепла отдаёт котёл, столько же уходит как теплопотери. Но таких дней в году не много, 20-30. Кстати, эти цифры подтверждаются практикой, т.е. теми людьми, которые такие системы эксплуатируют не менее одного сезона.

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 газового (или любого другого) котла с минимальными затратами.

Так же легко подключатся тепловой насос или солнечные коллектора. К минусам можно отнести размеры буферной ёмкости. Даже самая маленькая ёмкость на 500 литров имеет диаметр 600 мм (без утеплителя, с утеплителем – 800мм) и высоту 1800 мм. Ёмкость на тонну воды – 800 мм диаметр без утеплителя (пройдёт ли в двери?) и 2000 мм высоты. 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.

​

Принцип действия

Принцип действия буферной емкости заключается в том, что в процессе работы котла часть его энергии направляется на нагревание дополнительного объема теплоносителя, находящегося в большой по объему емкости. Буферная емкость имеет хорошую теплоизоляцию с очень малыми теплопотерями. После того, как котел прекратит работать, и помещение начнет охлаждаться, датчик температуры воздуха (или температуры воды в системе отопления) включает циркуляционный насос, который подает горячую воду из бака-аккумулятора в систему отопления. Температура воздуха (воды) повышается до установленного значения, и датчик выключает насос. Температура воды в баке немного уменьшается, но из-за хорошей теплоизоляции продолжает оставаться достаточно высокой. Циклы включения и выключения насоса продолжаются до тех пор, пока температура воды в баке будет оставаться выше, чем в системе отопления. В зависимости от объема буферной емкости, теплопотерь помещения, температуры наружного воздуха и заданной температуры воздуха в доме, такое устройство может обеспечить комфортное тепло в доме от нескольких часов до 1,5 – 2-х суток при неработающем котле.

 

Преимущества системы

При применении буферной емкости:

 Уменьшается количество загрузок твердого топлива.

 Появляется возможность приготавливать горячую воду в большом объеме.

 Уменьшается образование дегтя и кислот в камере сгорания, что значительно увеличивает срок службы котла и дымохода.

 Происходит экономия расхода топлива – при этом котел работает в режиме оптимальной эффективности на максимальной мощности до полного сгорания топлива.

 Увеличивается срок службы стального котла Мартен.

Для исключения закипания твердотопливного котла можно автоматизировать отопительные системы радиаторного и наполньго отопления при помощи термостатических клапанов с термоголовками, комнатных термостатов, недельных программаторов и погодозависимой автоматики.

Установку буферной емкости рекомендуется планировать уже на стадии проектирования дома. В противоположном случае желания его смонтировать может не совпасть с техническими возможностями из-за нехватки места.