З урахуванням конструктивної простоти буферних ємностей, неважко здогадатися, що основним параметром для підбору будь-якого подібного бака є його обсяг, що залежить від:
- Потужності теплогенератора, що має;
- Середнє теплове навантаження на систему обігріву будівлі;
- Приблизна тривалість роботи без допомоги теплогенератора.
Перед розглядом методики безпосереднього розрахунку об'єму теплоакумулятора всі перелічені критерії необхідно вивчити докладніше. Насамперед, слід зазначити, що місткість будь-якого подібного резервуара визначається з урахуванням саме середнього теплового навантаження на систему обігріву протягом холодного періоду року. Брати з цією метою максимальну потужність годі було, оскільки це потягне у себе значне збільшення розмірів бака, отже – і його вартості. Хоча цілком закономірно, що для забезпечення теплом великих площ необхідні місткі резервуари, основна проблема їхнього залучення полягає в тому, що надмірно великий теплоакумулятор просто не використовуватиметься раціонально. Не кажучи вже про те, що для його розміщення знадобиться багато вільного місця, а монтаж теж виявиться досить дорогим.
Також важливо знати, що нормальна робота системи опалення або гарячого водопостачання з буферною ємністю не виявиться можливою, якщо джерело тепла, що використовується, має мінімальний запас потужності. В цьому випадку котел або інший теплогенератор не зможе виробити достатню кількість енергії для її подальшого збереження в резервуарі, оскільки йому доведеться одночасно обігрівати будинок та постачати теплоносієм резервуар. Це означає, що працюючий у парі з баком нагрівач повинен мати принаймні дворазовий запас потужності. Якщо такий теплогенератор є, можна приступати до підбору відповідної накопичувальної ємності. Існують кілька способів розрахунку її обсягу, згідно з самим спрощеним з яких на кожен 1 кВт теплової потужності котла повинні припадати 25 л об'єму теплоакумулятора.
Зрозуміло, прості розрахунки є занадто неточними, тому вдаватися до них не рекомендується. Найкраще довірити цю роботу фахівцям або хоча б скористатися спеціальною формулою. Так, алгоритм розрахунку місткості теплового акумулятора можна розглянути на прикладі приватного будинку площею 200 м2, що обігрівається твердопаливним котлом, що простоює 8 годин на день. Також приймається, що рідина, що подається в резервуар, має температуру 90 °С, а в процесі роботи системи опалення вона остигає до 40 °С. Для обігріву площі 200 м2 в холодну пору року потрібна потужність в 20 кВт, а її середнє споживання складе близько 10 кВт/год. Відповідно, теплоакумулятор повинен накопичити 10 кВт/год · 8 год = 80 кВт енергії.
Подальший розрахунок обсягу теплоакумулятора для котла виконується за допомогою формули теплоємності води:
m = Q / 1,163 · Δt де:
- Q – розрахункова кількість теплової енергії, яку необхідно нагромадити, Вт;
- m - маса води в резервуарі, кг;
- Δt – різниця між початковою та кінцевою температурами теплоносія в ємності, що дорівнює 90 °С – 40 °С = 50 °С;
- 1,163 Вт/кг °С чи 4,187 кДж/ кг °З – питома теплоємність води.
Для нашого прикладу розрахунок маси води в теплоакумуляторі виявиться таким:
m = 80000 / 1,163 · 50 = 1375 кг або 1,4 м³
Результати показують, що у будинку площею 200 м2 потрібно ставити відносно велику буферну ємність. Але вся справа в тому, що для розрахунку були прийняті вихідні дані для будівлі без ефективного зовнішнього утеплення, втрати втрати в якому досить великі. Якщо будинок добре утеплений, середня витрата необхідної для його обігріву теплової енергії буде меншою, ніж 10 кВт/год. Відповідно, як показує практика, для ефективного обігріву таких будівель все тією ж площею 200 м2 вистачає резервуара об'ємом 1 м3. Саме тому щоб максимально грамотно розрахувати об'єм теплоакумулятора, потрібно використовувати точні вихідні дані, які можуть визначити в кожному конкретному випадку тільки фахівці. Що ж до інших критеріїв підбору буферних ємностей, всі вони настільки важливі, і стосуються, переважно, їх додаткового внутрішнього оснащення.
Мова йде, перш за все – про вбудовані змійовики. Такий пристрій може догрівати рідину безпосередньо в теплоакумуляторі, а також нагрівати воду для господарських потреб. У другому випадку воно, безперечно, виявиться корисним, якщо інших засобів підігріву в будівлі немає. Але якщо витрата гарячої води в домогосподарстві велика, змійовик не зможе замінити повноцінний нагрівач. Крім того, подібне використання теплоносія, що надходить у накопичувальний бак, буде віднімати частину його енергії, одночасно зменшуючи час автономної роботи системи опалення. У свою чергу застосування теплоакумуляторів з двома змійовиками актуальне, якщо в будівлі є геліосистема або тепловий насос, що підключається до другого з них. В цьому випадку ємність накопичуватиме додаткове тепло від сонячних променів, яке дозволить більше заощадити на обігріві.
Варто також відзначити, що функцію приготування технічної гарячої води здатні виконувати теплоакумулятори з бойлерами, які є окремим видом подібного обладнання, а догрівати рідину можуть навіть прості баки пустотілі, оснащені додатковими електронагрівачами. Залежно від моделі, енергозберігаючі резервуари можуть комплектуватися одним або декількома подібними фланцевими ТЕНами, які просто розміщуються у призначених для цього отворах у корпусі та підключаються до електромережі. Таким чином, навіть найпростіший накопичувальний бак можна легко модернізувати, зробивши його більш функціональним. Та й останній критерій, про який не можна забувати при виборі теплового акумулятора – це його робочий тиск. Воно обов'язково має бути не менше, ніж робочий тиск котла, що використовується.