Теплоакумулятори (буферна ємність)

По будові абсолютно всі теплові акумулятори, також звані буферними ємностями, нагадують вертикальні циліндри на невеликих опорах з корпусами з листів високоякісної чорної або нержавіючої сталі. На їх внутрішні поверхні обов'язково наноситься спеціальний бакелітовий лак, що виконує функцію захисту даних матеріалів від небезпечного впливу гарячої води, а також розчинів солей та кислот із слабкими концентраціями. А на зовнішні поверхні корпусів теплобаків наносять несприйнятливі до відносно високих температур порошкові фарби. У свою чергу, всередині різних моделей теплоакумуляторів може бути порожній простір, так і змійовики для догріву теплоносія, або бойлери для приготування гарячої води. А обсяги енергозберігаючих баків можуть налічувати від сотень до кількох тисяч літрів.

При цьому, для того щоб звести втрати енергії рідини в процесі її зберігання до мінімуму, теплові акумулятори покривають зовнішніми знімними ізоляційними чохлами товщиною близько 10 см. Ці чохли найчастіше складаються з вторинно-спіненого пінополіуретану, а також зовнішніх оболонок з міцного. Завдяки такому складу, вони виходять не лише легкими, а й зносостійкими, водонепроникними та стійкими до забруднення. При необхідності їх легко знімати та одягати на теплоємності, наприклад, для обслуговування. Але, незважаючи на всю користь чохлів для теплоакумуляторів, вони не завжди продаються разом з ними. Відповідно, якщо зовнішньої ізоляції в комплекті з резервуаром не виявляється, її вкрай бажано придбати окремо, просто підібравши по одному зі стандартних розмірів бака.

Оскільки всі теплоакумулятори використовуються для однієї головної мети - збереження тепла, принцип їхньої дії в основному однаковий і досить простий. Будь-який подібний резервуар монтується в окремому приміщенні і приєднується до комунікацій системи опалення або гарячого водопостачання або до них обох. Серед таких комунікацій завжди є підводна труба від теплогенератора, якою у верхню частину буферної ємності надходить нагріта рідина. Перебуваючи в резервуарі, гаряча вода, трохи остигаючи, опускається в нижню частину, а потім подається в циркуляційний насос, який направляє її в основну магістраль. По ній теплоносій повертається в казан для нового нагріву. Таким чином, теплобак не дає рідини перегрітися, коли нагрівач працює на повній потужності, а також забезпечує високу тепловіддачу.

Потрібно відзначити, що основна користь від теплоакумуляторів з'являється через постійні включення та вимкнення котлів при роботі, оскільки в їх безперервному функціонуванні просто немає необхідності. Періодичність даних процесів залежить від температури їх гріючих елементів або вихідного з них теплоносія. Відповідно, у той час, коли котел не працює, рідина, що проходить через нього, вже не з максимальною, а нижчою температурою, потрапляє в буферну ємність, а з неї в мережу надходить вода з високою температурою. Виходить, що і при вимкненому теплогенераторі, наприклад, до наступного завантаження новою порцією палива, система обігріву працює в звичайному режимі. Що дозволяє зменшити загальне навантаження на неї, а значить – продовжити термін служби обладнання.

А класифікація теплоакумуляторів поділяє їх на 4 види за конструкціями:

• Теплоакумулятори для опалення - діляться на 2 типи. Теплоакумулятори без внутрішніх теплообмінників, також звані пустотілими, є найпростішими та найдешевшими через максимальну конструктивну простоту. Їх можна приєднувати до одного або кількох джерел тепла та доукомплектовувати фланцевими нагрівальними елементами для догрівання теплоносія. У свою чергу теплоакумулятори з внутрішніми теплообмінниками, також звані теплоакумуляторами зі змійовиками, мають один або два подібні пристрої, що сильно розширюють їх функціонал. При цьому один змійовик завжди служить для догрівання теплоносія, а якщо змійовиків два, то нижній використовується для догрівання ємності, а верхній - або для догріву, або для приготування гарячої води;
• Теплоакумулятори з бойлером – також поділяються на 2 типи. Теплоакумулятори з бойлерами для ГВП можуть включати наявність одного вбудованого бойлера або бойлера, доповненого одним або двома змійовиками для догрівання рідини. До останніх можна підключити, наприклад, теплонасос та геліосистему. У свою чергу, теплоакумулятори із змійовиками для ГВП виробляються в одній модифікації з трубчастими теплообмінниками, що проходять через їх корпуси від верху до низу. При цьому, в деяких моделях теплових акумуляторів змійовиків є і додаткові теплообмінники аналогічного змійникового типу. Вони теж потрібні для догрівання теплоносія систем опалення, і підключаються до інших джерел енергії, у тому числі й альтернативних – типу теплонасосів або геліосистем;
• Холодоакумулятори – ще один вид буферних ємностей, що відрізняються від традиційніших аналогів накопиченням льоду. Їхнє основне завдання полягає у зменшенні навантаження на холодильні пристрої, якщо системи охолодження протягом доби працюють нерівномірно. Корпуси акумуляторів холоду виготовляють із високоміцної сталі із захисним цинковим покриттям. Принцип їх роботи простий і багато в чому схожий на теплоакумулятори. У періоди часу, коли витрата холоду є мінімальною, вони накопичують його за допомогою розташованих усередині корпусів панелей, на яких намерзає лід. Потім, у періоди пікових навантажень, цей запас витрачається, знижуючи частоту запусків компресорів холодильних машин та збільшуючи їх експлуатаційний ресурс.

Також не можна не відзначити, що до корисних комплектуючих для теплоакумуляторів належать не лише зовнішні ізоляційні чохли з пінополіуретану, каучуку, поролону або навіть флісу, що сприяють найбільш ефективному енергозбереженню, а також електричні ТЕНи, які використовуються для догрівання теплоносія. До таких виробів зараховуються ще й замінні блокові та фланцеві теплообмінники. А деякі виробники навіть випускають для своїх буферних ємностей сонячні станції та станції гарячого водопостачання – високотехнологічні пристрої, які оптимізують взаємну роботу такого обладнання із сторонніми джерелами тепла. А для підключення теплових акумуляторів до комунікацій мереж подачі тепла і гарячої води використовуються стандартні арматурні елементи, що входять до складу всіх побутових інженерних систем.

Всі теплові акумулятори підбираються, перш за все, за одним найважливішим параметром – їх обсягом. Його має вистачати для забезпечення потреб у теплі для конкретної будівлі протягом певного періоду часу. Якщо все спростити до максимуму, то можна сказати, що чим більше площі, що обігріваються - тим місткішим повинен бути теплобак. Але необхідно також враховувати, що занадто великий теплоакумулятор буде не тільки дорогим, але і не обов'язково ефективним. Тому обсяги таких ємностей необхідно розраховувати максимально точно, орієнтуючись на потужність котла, середнє теплове навантаження на систему обігріву будівлі і приблизну тривалість роботи резервуара без допомоги теплогенератора. Виконати такий розрахунок можна самостійно, але краще довіряти його професіоналам – щоб уникнути помилок.

Але якщо немає можливості звернутися до фахівців, місткість теплоакумулятора цілком реально обчислити і за спеціальними формулами, які можна знайти в Інтернеті. Або, в крайньому випадку, дуже спрощено прийняти, що на 1 кВт теплової потужності котла повинні припадати 25 л об'єму буферної ємності. Крім того, важливо знати, що нормальна робота будь-якого подібного накопичувального резервуара можлива, тільки якщо нагрівач, що використовується в парі з ним, матиме дворазовий запас продуктивності. Інакше йому не вдасться забезпечити бак достатньою кількістю тепла. При цьому, в побутовій сфері теплові акумулятори можуть працювати в поєднанні з різними видами нагрівального обладнання, але найчастіше вони застосовуються разом з твердопаливними та електричними котлами, а також сонячними колекторами. На користь це свідчать наступні аргументи:

1. Теплоакумулятор для твердопаливного котла.
   Всі, навіть найсучасніші котли на твердому паливі, працюють виключно циклічно через особливості використання подібних енергоносіїв. Справа в тому, що після завантаження в їх топки, наприклад, дров, а також їх розгоряння, протягом деякого часу відбувається поступовий розігрів теплоносія. Ну, а найвищі температури завжди спостерігаються на піку горіння паливних закладок. Потім, у міру прогорання, тепловіддача зменшується до моменту повного припинення вироблення тепла – якщо дрова згоряють повністю, або до моменту надходження їх наступної партії, якій знову потрібен час, щоб розгорітися. Це означає, що налаштувати будь-який подібний агрегат на генерацію теплової енергії з прив'язкою до потрібного в кожний конкретний момент споживання просто неможливо. Такими функціями володіють лише газові та електричні котли.
   
   Відповідно, в моменти розпалу та охолодження теплової енергії, що продукується твердопаливним котлом, може не вистачити для оптимального підігріву рідини для системи опалення або гарячого водопостачання. А під час пікового горіння навпаки – виділяється надмірна кількість енергії, частина якої просто губиться, що не можна назвати раціональним використанням ресурсів. Нескладно здогадатися, що вирішенням цієї проблеми виявляється покупка теплоакумулятора, що накопичує енергію в періоди горіння палива з максимальною тепловіддачею. А коли її буде недостатньо, буферна ємність для твердопаливного котла почне передавати тепло у відповідну інженерну систему. При цьому потрібно знати, що для тривалого обігріву будинку після відключення нагрівача потрібно купувати накопичувальний бак великого розміру.
2. Теплоакумулятор для електричного казана.
   Хоча електричне опалення на даний момент є досить витратним, його використовують у багатьох домогосподарствах через максимальну зручність. Адже будь-який електрокотел не потребує заготівлі енергоносіїв, не потребує облаштування приміщення котельні та монтажу димоходу, легко та швидко встановлюється, є максимально безпечним у застосуванні, а також має дуже високий ККД при дуже компактних габаритах. Загалом такі теплогенератори хороші всім, крім одного – великих рахунків за електроенергію. Але й у цьому їхнім власникам здатні допомогти теплові акумулятори. Все просто – якщо заздалегідь встановити в будинку двотарифний лічильник електрики, а також запускати котел у добові періоди її пільгової тарифікації, в основному – у нічний час, то можна добре економити.
   
   Зрозуміло, для цього необхідно придбати містку буферну ємність, в якій накопичуватиметься нагрітий вночі теплоносій, що вже вдень надходить у мережі опалення та гарячого водопостачання. Єдина проблема, яка може виникнути, пов'язана з великими розмірами подібного резервуара. Справа в тому, що енергозберігаючий бак рекомендується завжди встановлювати поруч із теплогенератором для досягнення максимальної ефективності його роботи. Це не складно, коли він служить разом з твердопаливним котлом, що обов'язково розміщується у власній котельні. Але, все трохи складніше, коли мова заходить про електрокотли, які часто монтуються прямо на стінах кухонь та інших звичайних приміщень. Тому важливо зразу знати, що для розміщення теплоакумулятора місця там не знайдеться – для нього потрібно відводити окреме приміщення.
3. Теплоакумулятор для геліосистеми.
   Сонячні колектори вже давно відомі як передовий вид теплоенергетичного обладнання, що дозволяє використовувати безкоштовну енергію сонячних променів для отримання тепла, що далі застосовується для звичайних побутових потреб. Однак без теплових акумуляторів подібні системи не можуть функціонувати повноцінно. Це пов'язано з нерівномірним надходженням сонячної енергії у різний час доби, у різні сезони року та за різних погодних умов. Відповідно, якщо теплоносій для системи опалення або гарячого водопостачання нагрівається тільки завдяки сонячним променям, стабільним його надходження точно не буде. Для максимально можливого усунення цієї проблеми таки застосовують теплоакумулятори, що дозволяють раціонально використовувати всі ясні та сонячні дні з метою накопичення безкоштовної енергії.
   
   Для роботи разом із геліосистемою теплозберігаючий резервуар використовує високу теплоємність води, в процесі охолодження 1 л якої на 1 °С виділяється енергія, достатня для підігріву 1 м3 повітря на 4 °С. Принцип дії аналізованих ємностей у разі також досить простий. У періоди максимальної сонячної активності, коли колектор може збирати велику кількість тепла, і коли вироблення перевищує витрату, теплоакумулятор накопичує надлишки, щоб пізніше передати їх в систему обігріву. А саме тоді, коли кількість сонячної енергії зменшується або взагалі перестає надходити, наприклад – у нічний час. Зрозуміло, не менш раціональним є використання теплового акумулятора і в тих випадках, коли геліосистема в будинку доповнюється котлом, що гріє воду в дні, коли світило не з'являється через хмари взагалі.

Що стосується інших критеріїв вибору теплоакумуляторів для систем опалення та гарячого водопостачання, то вони не надто суттєві, оскільки всі дані ємності виконують одну функцію. Ну а наявність усередині них вбудованих змійовиків чи бойлера просто допомагає виконувати її ефективніше. Так, теплоакумулятор зі змійовиком дозволяє догрівати рідину, що є всередині, або підігрівати в проточному режимі воду для системи гарячого водопостачання. Це зручно, якщо для цієї мети не передбачені інші нагрівачі, але неефективно, якщо витрата гарячої води є відносно великою. А якщо таких змійовиків два, то до другого можна приєднати геліосистему, яка дозволить догрівати рідину в резервуарі, використовуючи енергію Сонця. Ту ж функцію виконують і додаткові електричні ТЕНи, якими можна оснащувати навіть пустотілі ємності.

Підбір теплоакумуляторів із бойлерами теж нескладний. Найголовніше при цьому – правильно розрахувати потребу домогосподарства у гарячій воді. За цим показником і вибирається необхідна продуктивність вбудованого бойлера. Трохи складніше ситуація з підбором хладоакумулятора, тому без участі фахівців тут не обійтися. Насамперед потрібно з'ясувати, як вплине на загальний об'єм системи охолодження та її роботу додатковий великий об'єм рідини з бака. Далі потрібно визначити, чи варто розділяти гідравлічні контури споживача та самої холодильної машини. Іноді вигідніше спроектувати роздільні системи та розмістити акумулятор холоду з двома окремими патрубками. Загалом прояснення даних нюансів вимагає проведення складних розрахунків, впоратися з якими можуть лише досвідчені фахівці.

Ще один критерій, який не варто ігнорувати при виборі теплового акумулятора, – його робочий тиск. Дана характеристика резервуара не повинна бути меншою, ніж робочий тиск котла, що застосовується. Насамкінець варто відзначити, що вибирати теплоакумулятор виключно за витратою теплоносія не можна, оскільки неможливо точно розрахувати швидкість вичерпання накопиченого в ньому ресурсу. Обігрів будівлі за допомогою такої ємності та за відсутності функціонування іншого нагрівального обладнання може здійснюватися протягом кількох годин або навіть кількох діб. Важливо й те, що таким чином скорочується час залучення теплогенератора, а отже – збільшується його робочий ресурс. При цьому час роботи системи обігріву на ресурсі, зібраній у буферному резервуарі, безпосередньо залежить від наступних факторів:

• Фактичного обсягу накопичувальної ємності;
• Кількості тепловтрат в обігрівається будівлі;
• Температури повітря на вулиці у поточну пору року;
• Попередньо встановлених значень термодатчиків;
• Корисна площа будівлі, яку потрібно обігріти або забезпечити гарячою водою.

Кожен вид буферних ємностей має свої набори плюсів та мінусів, але оскільки їх функції майже ідентичні, то і загальні переваги тепло- та холодоакумуляторів – це:

• Оптимізація витрати енергоресурсів;
• Збереження енергії робочої рідини;
• Контроль за температурою теплоносія;
• Захист мережі обігріву від перегрівання котла;
• Швидка окупність приблизно за 2-5 років;
• Створення постійного запасу теплоносія чи льоду;
• Передача тепла в мережу обігріву тоді, коли воно потрібне;
• Допустимість підключення до різних джерел енергії;
• Зниження навантаження на систему обігріву або холодопостачання;
• Виключення втрат енергії, а також її зайвого виробництва;
• Сумісність із сонячними колекторами різних модифікацій;
• Забезпечення високої тепловіддачі при економних витратах палива;
• Виробництво гарячої води резервуарами з бойлерами та змійовиками;
• Продовження терміну служби теплотехнічного чи холодильного обладнання;
• Зменшення витрати енергоносіїв – у випадку із твердопаливними котлами;
• Теплобак з бойлером може служити навіть як замінник гідрострілки;
• Безпроблемне використання з відкритими та закритими системами опалення;
• Широкий функціонал баків з додатковими змійовиками-теплообмінниками;
• Можливість оснащення деяких моделей резервуарів електричними ТЕНами;
• Захист від розтріскування чавунних батарей через сильні перепади температури;
• Перешкоджання перегріву води, коли котел працює на максимальній потужності;
• Зниження витрат на опалення та гарячу воду без зменшення рівня комфорту.

У свою чергу, нечисленні недоліки теплоакумуляторів такі:

• Допустимість розміщення будь-якого подібного бака тільки в окремому приміщенні;
• Деякі резервуари потребують окремого придбання ізоляційних чохлів;
• Функціонально просунуті моделі коштують дорожче за прості модифікації теплобаків.

Купити теплоакумулятори (буферну ємність)У Києві, недорого і в дуже великому асортименті моделей, можна в інтернет-магазині «Сучасні інженерні системи». Каталог нашої компанії – це не тільки всі види буферних ємностей та комплектуючих до них від провідних українських та європейських виробників, але й офіційні гарантії, доставка по території нашої країни різними логістичними компаніями, зручні фільтри для швидкого підбору оптимальних моделей та будь-які консультації досвідчених менеджерів. . Крім того, у нас постійно проходять різні акції та діють знижки на це та інше теплотехнічне обладнання, що робить його покупки ще вигіднішим. Теплоакумулятори, ціна яких встановлюється залежно від їхнього виду, комплектації та бренду – це стабільна робота мереж обігріву, економія енергоносіїв та максимальний рівень комфорту.