Буферная емкость что это такое
Буферная емкость. Количественное определение буферной емкости. Зона буферного действия.
Буферная ёмкость (В) выражается количеством моль-эквивалентов сильной кислоты или щелочи, которое следует добавить к одному литру буфера, чтобы сместить рН на единицу.
В = 
В – буферная ёмкость,
nЭ – количество моль-эквивалента сильной кислоты или щелочи,
рНН – начальное значение рН ( до добавления кислоты или щелочи)
рНК – конечное значение рН (после добавления кислоты или щелочи)
На практике буферная ёмкость рассчитывается по формуле:
В = 
V – объём кислоты или щелочи,
N – эквивалентная концентрация кислоты или щелочи,
Vбуф.— объём буферного раствора,
Δ рН – изменение рН.
Интервал значений рН, выше и ниже которого буферное действие прекращается, называется зоной буферного действия.
Она равна рН = рК ± 1
(Буферная ёмкость зависит от концентрации электролитов и соотношения компонентов буфера. Наибольшей буферной ёмкостью обладают растворы с большей концентрацией компонентов и соотношением компонентов, равным единице.)
Буферная ёмкость. Преимущества использования
Назначение буферной ёмкости
Высокая эффективность буферной ёмкости обусловлена тем, что она способна накапливать и сохранять тепло (определенное количество), а затем постепенно отдавать его. В двух словах буферная ёмкость – это своего рода термос, изготовленная из металла бочка (зачастую в утеплителе) объемом от 200 до 10000 литров.
Сегодня это наиболее эффективная технология сохранения и распределения тепловой энергии, не требующая больших денежных затрат.
Это также удобно как термопосуда для еды или обычный давно знакомый нам термос, обеспечивающие горячим обедом и чаем в любой момент, избавляя от необходимости несколько раз тратить топливо (и время!) на разогревание пищи.
Чаще всего буферную емкость используют в паре с твердотопливным котлом, хотя она эффективна абсолютно с любым отопительным оборудованием (упомянутый тт котел, солнечный коллектор, тепловой насос), кроме газового. А еще есть достаточно интересный вариант ее взаимодействия с электрическим котлом. Поскольку можно установить «ночной тариф» на электроэнергию (который значительно ниже обычного), то имеет смысл «заряжать» теплоаккумулятор в ночное время, а утром выключать электрический котел, используя для отопления при этом накопленное тепло из буферной емкости.
«Лишнее» тепло. Откуда оно берётся?
Рассмотрим варианты, позволяющие получить содержательный ответ на поставленный вопрос.
Обязательно обратите внимание на тот нюанс, что управлять мощностью котла на твёрдом топливе можно в очень узких пределах: дрова или горят (20 кВт), или не горят (0 кВт). Конечно, можно доступ кислорода уменьшить, прикрыв заслонку (для снижения интенсивности горения), но этот метод не 100% эффективен (как не крути, дрова будут тлеть).
А если же за окном, к примеру, прохладный сентябрь: котел горит на минимуме и выдает мощность в 15 кВт, на улице температура 0°С – жилье теряет 8 кВт. Это не хорошо, ведь топлива сжигается почти в два раза больше необходимого – на 15 кВт. Более того, возникает естественный вопрос: ;а куда деваются остальные 7 кВт?
Здесь возможно два ответа:
— либо перегреты радиаторы (батареи) и в доме жарко;
— либо котел закипевший (а это может повлечь за собой поломку самого котла и, как следствие, всей системы отопления).
Безусловно, такие перспективы не радуют, а значит нужно что-то предпринять и избавиться от 7 киловатт «лишней» мощности. Вот именно такую мощность («лишнюю») и аккумулирует буферная ёмкость.
О специфике работы буферной ёмкости на практике:
Рассмотрим схему:
В буферную ёмкость при помощи циркулярного насоса 1 подаётся вода, нагретая котлом. Столько же воды (но уже остывшей) соответственно возвращается в котёл. Из верхнего отдела буферной ёмкости насос 2 подаёт горячую воду к радиаторам. А в нижнюю часть буферной ёмкости возвращается соответствующее количество остывшей воды. Насос 1 функционирует во время горения котла. А работа насоса 2 регулируется при помощи комнатного термостата: в зависимости от того, какая температура в помещении, он может выключить или включить насос.
Рассмотрим подробнее механизм аккумуляции невостребованной мощности в буферной ёмкости. Котлом нагретая вода, иными словами тепловая мощность, передаётся в буферную ёмкость. Для примера возьмем показатель в 15 кВт из ситуации, описанной выше. Эта мощность с помощью насоса 2 передаётся в радиаторы (возмещаются теплопотери). Представим, что уровень производительности обоих насосов одинаковый. В таком случае объем тепловой мощности, который поступит в буферную ёмкость, будет равен объему, который поступит в радиаторы (то есть, обозначенные 15 кВт). Но напомним, что во дворе ранняя осень, температура 0°С, а теплопотери дома составляют 8 кВт. Мы транспортируем в радиаторы слишком много нагретой воды. Что будет происходить? В доме температура станет увеличиваться, дойдет до комфортной (указанной на термостате – к примеру, 20°С) и выключится насос 2. Спустя время остывают радиаторы, снижается и температура в помещении. Когда температура в доме станет меньше указанной на термостате, включится насос 2 и начнет снова подогревать радиаторы.
То есть, как мы уже отмечали, насос 1 функционирует постоянно, а насос 2 попеременно. Исходя из того, что производительность одинакова, а работают они разное количество времени, в буферную ёмкость поступает больший объем горячей воды, чем убывает. А значит, температура в ней будет увеличиваться, и именно так аккумулируется тепло.
Далее рассмотрим, как буферная ёмкость отдаёт накопленное тепло. Итак, котел отработал, и насос 1 отключен – в буферную ёмкость больше не поступает тепло. Но ведь насос 2 еще функционирует, как и ранее: откачивает горячую воду из буферной ёмкости и возвращает холодную. Вследствие этого температура в буферной ёмкости понижается.
Примерный расчет необходимого объема теплоаккумулятора
В чем же преимущества буферной ёмкости?
Итак, давайте конкретизируем, в чем же преимущества использования буферной ёмкости. Ведь возникает естественный вопрос: если температура в ней падает, значит вновь нужно топить котёл? Но дело в том, что система с буферной ёмкостью остывает намного медленнее, чем без неё (в первую очередь за счет утеплителя). К слову, когда нет буферной ёмкости, снижение температуры мы чувствуем уже через полчаса, ну максимум часа через 3 (зависит от того, утеплен ли дом, какая на улице температура и т. д.).
Насколько медленно остывает система, работающая с буферной ёмкостью? Давайте посчитаем: если мощность котла составляет 20 кВт – такой показатель при t отопительной воды 80̊С вырабатывают 120 сегментов радиаторов из алюминия. В них содержится вода объемом 60 л, но есть также вода в котле, трубопроводах, расширительном баке – в общей сложности в системе отопления около 100 литров. Но есть же ещё вода в буферной ёмкости. Например, если она вмещает 500 л, то в сумме получается 600! В 6 раз больше, то есть, и температура понизится минимум в 6 раз медленнее! Всё еще держим в уме, что рассчеты приблизительные. Так, например, мы не можем точно высчитать теплопотери, ведь для этого нужно знать толщину утеплителя буферной емкости, а также теплопотери самой котельной. Но даже само понимание того, что Ваш «запас» тепла хранится не в батареях, а в утепленном термосе, дает приблизительное понимаение насколько более длительное время можно не подходить к котлу с новой порцией дров. Более того, в доме поддерживается удобные 22-23 градуса, а не жара от перегретых батарей.
В общем, теплоаккумулятор позволяет сгладить все углы в отоплении твердым топливо, ведь это не газовый котел, где плавная модуляция и большой набор электроники позволяет настроить каждый градус в каждой комнате. А вот с этой емкостью легко делать отбор и распределять теплоноситель туда куда надо, тогда когда надо и в том количестве, в котором надо.
Дополнительные плюсы отопительной системы с буферной ёмкостью:
Для полноты картины напишем и о минусах.
1) Размер буферной ёмкости, самая компактная из которых на 350 л без утеплителя имеет 600 мм диаметр (+100\200 мм утеплителя), и высоту в 1000 мм. То есть, требуется больше пространства для монтажа такого оборудования. Хотя и здесь есть варианты, например, изготовление буферной емкости под заказ, с нужными размерами.
2) Стоимость. С одной стороны – гарантированная экономия твердого топлива, плюс удобство. С другой стороны – котел и без теплоаккумулятора может работать, а значит можно сэкономить.
Больше недостатков не обнаружено.
Денежный вопрос
Давайте поговорим и об экономической стороне вопроса. Буферная ёмкость – это дополнительные расходы собственно на саму ёмкость и его монтаж, на покупку комнатного датчика, насоса, трубопровода обвязки.
Но очевидны и факторы, свидетельствующие о значительной экономии средств: во первых Вы обезопасите себя от закипания котла, который зачастую вместе с его монтажом и обвязкой стоит раза в 3-4 дороже теплоаккумулятора. Во вторых есть постоянная экономия твердого топлива (помимо сбереженных кВт), так как позволяет сжигать его при максимальном КПД, то есть в нормальном режиме, а не добиваться тления, при котором КПД падает на 15-30% (в зависимости от топлива). Отсюда вытекает и в третьих, так как тление оставляет много продуктов сгорания, что в котле, что в дымоходе, которые вредны для метала. Забитый сажей дымоход вообще пожароопасен, а стенки котла покрытые даже 2-3 мм сажи уменьшают его теплосъем.
Видео: «Буферная емкость» от специалиста
На самом деле тема эта обширна и здесь можно еще привести много аргументов как за, так и против, но всё же подводя итоги, скажем, что по большому счёту система отопления на основе твердотопливного котла без буферной ёмкости не может считаться полноценной и энергоэффективной. Надеемся мы помогли ответить Вам на вопрос, что такое теплоаккумулятор.
Возможно Вам будет интересна статья: Виды теплоаккумуляторов и их модификации
В нашем магазине можно ознакомиться со всем ассортиментом буферных емкостей, посмотреть цены, описание, фото и реальные отзывы.
Буферная ёмкость
Для понимания того, что такое буферная ёмкость, есть три определения. Первое – это способность накапливать, а второе – устройство, которое способно накапливать, и третье – это объём какого-либо вещества. Мы же будем говорить о буферной ёмкости как об устройстве, способном накапливать воду, а точнее, о сосуде, работающем под давлением или без него, который служит для накопления и хранения воды с определенной температурой.
Где применяются буферные ёмкости
Буферные ёмкости применяются в следующих системах:
Стоит отметить, что наша компания может изготовить для Вас буферную ёмкость по индивидуальному спецзаказу, учитывая все Ваши нужды и пожелания. После изготовления буферной ёмкости, вся продукция проходит проверку качества и контроль герметичности резервуара.
Также, кроме изготовления ёмкостей и резервуаров, мы можем осуществить поставку буферов-накопителей производства Viessmann, Buderus, De Dietrich, Vaillant, Zani, Unical.
Принцип работы буферной ёмкости
Принцип работы буферной ёмкости заключается в следующем:
Стоит отметить, что наша компания может изготовить для Вас буферную ёмкость по индивидуальному спецзаказу, учитывая все Ваши нужды и пожелания. После изготовления буферной ёмкости, вся продукция проходит проверку качества и контроль герметичности резервуара. Также, кроме изготовления ёмкостей и резервуаров, мы можем осуществить поставку буферов-накопителей производства Viessmann, Buderus, De Dietrich, Vaillant, Zani, Unical.
Плюсы буферной ёмкости
К несомненным плюсам буферной ёмкости можно отнести:
Если производительность двух насосов одинакова, в буферную ёмкость будет приходить больше горячей воды, чем уходить. Соответственно, температура воды в буферной ёмкости будет повышаться. Так и происходит аккумулирование тепла.
Единственный минус буферной ёмкости, пожалуй, заключается в её габаритах. Самая маленькая ёмкость на 500 литров имеет диаметр 600 миллиметров, поэтому под буферную ёмкость нужна специально отведённая площадь.
Виды буферных ёмкостей
Виды буферных ёмкостейВ зависимости от положения, в котором устройства будут закреплены, буферные ёмкости подразделяют на три вида:
Единственный минус буферной ёмкости, пожалуй, заключается в её габаритах. Самая маленькая ёмкость на 500 литров имеет диаметр 600 миллиметров, поэтому под буферную ёмкость нужна специально отведённая площадь.
В зависимости от материала, из которых буферные ёмкости изготовлены, различают:
Также буферные ёмкости бывают:
Буферная емкость что это такое
Сегодня работаем: 09:00-18:00
Буферная емкость для котлов. В чём польза?
На сегодняшний момент эта технология даёт максимальный эффект при наименьших затратах.
Для чего нужна буферная ёмкость
По большему счёту, буферная емкость – 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 емкость способна накопить определённое количество тепла, а потом отдавать его постепенно.
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:
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:
Согласитесь, не очень хорошие последствия. Как избавиться от этих 7 кВт лишней мощности? Вот именно эту «лишнюю» мощность мы и аккумулируем в буферной ёмкости.
Работа буферной емкости
Котёл греет воду и при помощи циркуляционного Насоса 1 эта вода подаётся в буферную емкость. Соответственно, такой же объём воды, но остывшей, возвращается в котёл. Насос 2 подаёт горячую воду из верхней части буферной ёмкости к радиаторам. Такой же объём воды (остывшей) возвращается в нижнюю часть буферной ёмкости. Насос 1 работает тогда, когда горит котёл. К Насосу 2 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 1 тепловая мощность (нагретая котлом вода) передаётся буферной ёмкости. Пусть это будет 15 кВт из примера выше. Насос 2 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 2 выключится. Радиаторы через некоторое время начинают остывать, падает и температура в доме. Когда температура в доме упадёт ниже заданной на термостате, Насос 2 включится и снова будет греть радиаторы. То есть, Насос 1 работает постоянно, Насос 2 – 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 1выключился. В буферную ёмкость тепло больше не поступает. Но Насос 2 продолжает работать в прежнем режиме, забирает из буферной ёмкости горячую воду и возвращает холодную. Температура в буферной ёмкости падает.
Так в чём же польза буферной ёмкости?
«Так в чём же польза?» — спросите Вы. «Температура в буферной емкости 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 1000-2000 евро (в зависимости от мощности системы отопления).
К дополнительным плюсам такой системы можно отнести:
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.
Хотя хорошие варианты находятся всегда. Не верите — загляните в нашу Галерею объектов, там много котельных с аккумуляционными емкостями:
Но лучше всего, если Вы готовы потратить пару часов времени на приезд к нам в офис. За эти пару часов мы сможем рассмотреть абсолютно разные варианты именно Вашей котельной в цифрах. Примерно прикинув потребность Вашего дома в тепле и объеме горячего водоснабжения, можно будет достаточно точно просчитать стоимость котельной в разных вариантах исполнения:
Буферная емкость для твердотопливного котла
Нередко котел, работающий на твердом топливе, становится единственным вариантом, который можно всерьез рассматривать в качестве основного источника тепловой энергии для отопления дома. Стандартная ситуация для многих небольших населенных пунктов и загородных поселков – газовые магистрали еще не дотянулись до каждого потребителя, или их прокладка непосредственно к дому сопряжена с неподъемными расходами. Электрическое отопление, ввиду высокой стоимости электроэнергии, видится нерентабельным. Но зато местные условия характеризуются широкой доступностью и невысокой ценой дров или угля. Решение напрашивается само собой…
Буферная емкость для твердотопливного котла
Но вот проблема: работа твердотопливного оборудования всегда сопряжена с определенной цикличностью – пиковой выработкой тепловой энергии, даже в избыточных количествах, во время основной фазы горения топливной закладки, с постепенным снижением практически до нуля в периоды простоя. Постоянно пополнять топливо в котле неудобно по целому ряду причин, невыгодно, а во многих моделях – и вовсе технологически невозможно. Можно ли сделать так, чтобы эффективность работы системы отопления не страдала от этой выраженной неравномерности поступления энергии, чтобы в период горения топливной закладки создавался запас избыточного тепла, который можно будет затем полезно применить, а не «выкидывать в трубу»? Да, это вполне возможно – подобную проблему успешно решает буферная емкость для твердотопливного котла.
Основное предназначение буферной емкости
Буферная емкость (которую также часто называют теплоаккумулятором), предназначена для накопления выработанной тепловой энергии для ее дальнейшего рационального использования в целях отопления и обеспечения жилья горячей водой. Она может применяться не только с твердотопливным оборудованием – рассмотрим три наиболее характерных разноплановых примера.
Работа бытового твердотопливного котельного оборудования всегда характеризуется выраженной цикличностью
Итак, первичная стадия – котел загружается дровами. С их розжигом максимальная мощность достигается не сразу, а постепенно. На пике горения топливной загрузки наблюдаются самые высокие температуры. Затем следует стадия постепенного снижения теплоотдачи, и при полном прогорании закладки процесс выработки тепловой энергии прекращается полностью. Это свойственно всем котлам, в том числе – и длительного горения, и разница лишь в длительности периодов (исключение составляют лишь приборы с автоматической подачей гранулированного топлива).
Столь точных настроек генерации тепловой энергии, как это реализовано в электрических и современных газовых котлах, с привязкой к необходимому текущему уровню ее потребления, достигнуть не получается. Значит, в период розжига, выхода на номинальную мощность, а затем —остывания, и тем более – вынужденного простоя котельного оборудования, тепловой энергии для нормальной работы системы отопления может недоставать. Но зато в пиковой фазе горения – она явно избыточна, и немалая ее часть в буквальном смысле слова «вылетает в трубу». В итоге – ненужный расход топлива, наряду с необходимостью проводить частые загрузки.
Теплоаккумулятор даст возможность по максимуму использовать для отопления ночные льготные тарифы на электроэнергию
Напрашивается решение – включать по максимуму электрооборудование в часы минимальной стоимости киловатта, а потом в течение дня использовать выработанную им энергию.
Применение солнечных коллекторов для отопления также будет эффективным только при наличии аккумулирующей емкости.
Излишне, наверное, говорить, что поступление солнечной энергии – крайне неравномерно, так как зависит и от времени суток, и от текущих погодных условий. Надеяться только на такой источник тепла – нельзя, но вот по максимуму использовать потенциал ясных солнечных дней – можно и нужно.
Цены на твердотопливные котлы разных производителей
Все рассмотренные выше примеры, очевидно, объединяет одно – необходимость накопления тепловой энергии в период ее максимальной выработки для последующего рационального использования в той фазе работы системы отопления, когда поступление тепла минимально или вовсе отсутствует. Именно эту роль и выполняют буферные емкости (теплооаккумуляторы).
Принцип их работы – несложен: в качестве исходного «пункта» взята высокая теплоемкость воды. Если сравнить теплотехнические характеристики веществ, то можно убедиться, что всего один литр воды, остывающий на один градус, отдает тепловой потенциал, достаточный для нагрева кубического метра воздуха на 4 градуса. Значит, если в период пиковой выработки энергии передавать ее определенному объему воды, заключённому в надежную термоизоляцию, то этого «заряда» может хватить для обогрева помещений в течение определённого времени, когда поступление энергии извне в силу тех или иных причин прекращается.
Рассмотрим на схеме:
Общая схема работы буферной емкости (теплоаккумулятора)
Итак, буферная ёмкость или теплоаккумулятор (на схеме – ТА) – это прочный, хорошо термоизолированный герметичный бак, вертикального исполнения, чаще всего – цилиндрической формы. В емкость врезано несколько пар патрубков: в простейшем, рассматриваемом для примера случае – две пары. Одна из них подключена к «малому контуру» – к твердотопливному котлу (КТ), вторая – к разведённому по помещениям здания отопительному контуру (ОК). Каждый из контуров – независим, и имеет собственную систему циркуляции теплоносителя.
Получается, что энергия топлива не расходуется понапрасну и не выбрасывается в атмосферу (если не считать неизбежных потерь, которые характеризуются паспортным КПД оборудования). Тепловая энергия, выработанная за счет сжигания топливной закладки перенесена накоплена, а за счет эффективной термоизоляции теплоаккумулятора – может сохраняться достаточно долго (счет нередко идет не на часы, а даже на дни).
Циклы в примере показаны разнесенными, но на деле, естественно, и в процессе топки котла идет обор энергии на радиаторы отопления. Буферная емкость, таким образом, накапливает именно избыточное, невостребованное в текущий момент количество тепла. Если подобран оптимальный теплоаккумулятор, правильно смонтирована и настроена вся система отопления, то потери тепловой энергии сводятся к минимуму, энергетический потенциал топлива расходуется в полной мере, и к моменту прогорания каждой закладки дров хозяева имеют в своем распоряжения полностью «заряженный» накопительный источник тепла.
В случае с электрическим котлом систему настраивают таким образом, чтобы по максимуму «загрузиться» теплом во время действия льготного тарифа, а затем пользоваться этим в течение дня.
Разнообразие конструкций буферных емкостей и схем их подключения
В этом разделе публикации рассмотрим конструктивные особенности основных типов буферных емкостей (они могут существенно различаться).
Основные конструктивные типы теплоаккумуляторов
| Иллюстрация | Характерные особенности конструкции теплоаккумулятора | Особенности применения |
|---|---|---|
 | Это – буферная емкость самой простой конструкции. В ней реализовано прямое подключение как контура котла, так и отопительных контуров, без использования дополнительных устройств теплообмена. | Вариант применяется в следующих случаях: — Когда уровни допустимого рабочего давления в контурах отопления и контуре котла, а также в самой буферной емкости, имеют равноценные показатели; — Когда во всех контурах используется один теплоноситель. (Если указанные выше требования невыполнимы, то использование буферной ёмкости такого типа тоже допускается, но уже с применением внешнего теплообменника – об этом будет рассказано ниже). — Когда температурный режим котла совпадает с максимально допустимыми значениями температуры в отопительных контурах. (Это условие тоже может быть нивелировано установкой на радиаторы отопления приборов качественной регулировки режима их работы – специальных смесительных узлов). |
 | В буферной емкости расположен дополнительный внутренний теплообменник. Обычно это – змеевик из гладкой или гофрированной трубы. Количество теплообменников может быть разным. На схеме дополнительно показан магниевый анодный стержень (по центру), служащий для защиты поверхностей стенок и теплообменников от зарастания твердыми солями. Более низкий потенциал анода притягивает к себе ионы растворенных солей, и время от времени этот элемент подлежит очистке или замене. | Типичные случаи использования схемы: — Когда для корректной работы котельного оборудования требуется давление, превосходящее рабочие параметры контуров отопления или самого теплоаккумулятора. – Когда используется схема с несколькими источниками поступления тепловой энергии. (Например, твердотопливный + электрический котел, котел + солнечный коллектор или тепловой геотермальный насос. При этом соблюдается порядок подключения – чем меньшим тепловым напором обладает источник, тем ниже должен располагаться его теплообменный контур). – Если по технологическим причинам в разных контурах требуется использование различных типов теплоносителя. Такая схема уже характеризуется активным вертикальным перемешиванием жидкости, так как теплообменники расположены снизу, и разогретый от них теплоноситель, находящийся в буферной емкости, стремиться подняться вверх. |
 | Схема, аналогичная первой, с прямым подключением контуров, но с дополнительно встроенным теплообменником для системы горячего водоснабжения. Подача холодной воды осуществляется снизу. Большая часть теплообменных витков, как правило, сконцентрирована в верхней части емкости. Теплообменник изготавливается из сплава, соответствующего санитарным нормам для пищевого применения воды. | Оптимальное использование подобной схемы – при установившемся в домашнем укладе жизни стабильном расходе горячей воды, без выраженных пиковых периодов потребления. |
 | Буферная емкость, в которой проблема горячего водоснабжения решена установкой накопительного бака – своеобразного встроенного бойлера косвенного нагрева. | Такой вариант будет предпочтительнее, когда потребление горячей воды в доме в основном происходит в большом объеме, но в течение непродолжительного отрезка времени. Подобная конструкция способна обеспечить пиковый расход, но требует достаточно много времени для обратного полного нагрева встроенного бака. |
 | В любой из ранее приведенных схем может практиковаться наличие множества пар патрубков, разнесенных по высоте буферного бака. | Эта особенность конструкции дает возможность подключения контуров, требующих различного температурного напора теплоносителя, что в конечном счете существенно облегчает проведение точных настроек режимов работы каждого из них, с минимальными нагрузками на регулирующие смесительные устройства. В любой вертикальной емкости возникает так называемый температурный градиент, то есть различие в уровне температурного напора по высоте. Остается лишь только правильно этим явлением воспользоваться. |
Принципиальные схемы подключения буферных емкостей
Теперь, в соответствии с рассмотренными особенностями устройства, можно ознакомиться с наиболее типичными схемами подключения буферных емкостей.
Наверное, всем понятно, что схемы приведены в очень упрощенном виде, только лишь для наглядной демонстрации принципа работы. На практике же система отопления, работающая от твердотопливного котла, с подключенными иными источниками энергии, имеющая в своем составе буферную емкость, может представлять собой очень сложный разветвлённый «организм» с автоматизированной системой контроля и регулировки режимов работы. Проектирование и монтаж таких систем – это удел высокопрофессиональных специалистов.
В качестве примера можно показать схему следующего аппаратного наполнения:
Мультивалентная схема отопления и горячего водоснабжения дома
1 – основной высокотемпературный источник тепла – твердотопливный котел отопления.
2 – дополнительный электрический котел для отопления, запускаемый в период действия льготных тарифов на электроэнергию по мере необходимости.
3 – в контуре основного котла установлен специальный блок подмешивания, обеспечивающий быстрый его нагрев, без негативного эффекта «холодной обратки».
4 – дополнительный источник тепла – гелиостанция с солнечным коллектором. При установившейся ясной погоде вполне может стать основным источником нагрева.
5 – буферная емкость (теплоаккумулятор), связывающая в единую систему все источники тепловой энергии и контуры отопления.
6 – традиционный контур отопления – высокотемпературный, с радиаторами или конвекторами, с количественной регулировкой уровня нагрева.
7 – низкотемпературный обогрев: водяной «теплый пол» с собственным смесительным узлом и качественной регулировкой уровня температуры теплоносителя.
8 – контур горячего водоснабжения, проточного типа, с принудительной циркуляцией и смесительным узлом — для поддержания в трубах ГВС заданной температуры воды.
Кстати, дополнительный источник тепловой энергии может находиться и непосредственно в самой буферной емкости. Практикуется установка в них электрических ТЭНов, которые, завязанные на аппаратуру термостатического регулирования, включаются только по мере необходимости. Иногда такая мера позволяет лишний раз обойтись без растапливания котла – ТЭНы восполнят текущий дефицит тепла.
Встраиваемый ТЭН фланцевого типа с собственным термостатом – отлично подойдет для дополнительной установки в буферный бак
Можно приобрести такой ТЭНы самостоятельно – в специально предназначенных для подобных целей моделях система фланцевого или муфтового крепления адаптирована к патрубкам теплоаккумуляторов. Кроме того, некоторые ТЭНы уже оснащены и собственным термостатическим регулятором, то есть не потребуют дополнительного подключения к внешним термодатчикам. Они включатся сами при падении температуры в буферной емкости ниже установленной минимальной границы.
Резюмируем: В чем достоинства и недостатки использования буферных емкостей?
К явным «плюсам» автономных твердотопливных систем отопления с теплоаккумулятором можно отнести следующее:
Недостатки весьма своеобразные, и о них тоже надо иметь представление:
А как рассчитать необходимую тепловую мощность для отопления дома?Такие теплотехнические расчёты должны обязательно проводиться и при покупке котла, и при планировании установки радиаторов отопления. Провести вычисления можно и самостоятельно – если воспользоваться алгоритмом, подробно расписанным в публикации нашего портала, посвящённой расчету отопления по площади помещений . Там же вы найдете и удобный калькулятор.
Как подходить к выбору буферной емкости?
Основные критерии выбора теплоаккумулятора
При выборе теплоаккумулятора необходимо учитывать ряд нюансов, касающихся как конструкции самого прибора, так и особенностей его монтажа.
При выборе буферной емкости приходится учитывать множество нюансов – от объёма и материала изготовления до габаритов и возможности размещения в планируемом помещении
Запомните правило: вносить какие–либо собственные «усовершенствования» в конструкцию буферной емкости – категорически запрещено, так как это напрямую связано с проблемами обеспечения общей безопасности проживания в доме.
Цены на теплоаккумуляторы для систем отопления
Как рассчитать требуемую емкость теплоаккумулятора?
В том случае, если система отопления создается «с нуля», проведение ее расчетов всегда целесообразнее доверить опытным специалистам. Однако, случаются ситуации, когда к некоторым вычислениям приходится прибегать и самостоятельно. Например, в здании уже эксплуатируется твердотопливный (или электрический) котел, но для более эффективной работы системы хозяева решились на приобретение буферной ёмкости. Какой минимальный объем для этого потребуется?
Q = m × с × Δt
Q – необходимое количество тепла;
m – масса вещества
с – его удельная теплоемкость
Δt – разница температур.
с =4,19 кДж/кг×°С = 1,164 Вт×ч/кг×°С и = 1,16 кВт/м³×°С.
Преобразуем выражение, чтобы получить значение массы:
m = Q / (с × Δt)
m = Q / (k × с × Δt).
Паспортная мощность котла хозяевам известна (считать необходимо, исходя из максимальной). Если котел уже эксплуатировался, то наверняка хозяевам знаком его «норов», то есть время, за которое происходит полное прогорание топливной закладки (это можно условно назвать периодом активности котла).
Про расчет потребного количества тепла для отопления дома – упоминалось выше: пройдя по рекомендуемой ссылке, читатель сможет выполнить его самостоятельно.
Значит, определение остаточного количества тепла, подлежащего накоплению в буферной емкости, превращается в простейшую арифметическую операцию.
С наличием всех исходных данных несложно провести окончательный расчет. Правда, значение будет получено в килограммах, но, наверное, для воды не станет большой ошибкой его перевести в объемные единицы, исходя из примерной плотности 1 кг = 1 дм³.
Методика расчета для электрического котла – такая же. Разница лишь в том, что период активности оборудования здесь, естественно, не время прогорания топливной закладки, а длительность действия ночного льготного тарифа, скажем, 6 часов, с 00.00 до 6.00.
Многих пугают физико-математические формулы, заставляя отказываться от самостоятельных вычислений. Не беда – ниже расположен удобный калькулятор, в котором уже заложены все упомянутые соотношения, и который проведет расчет быстро и точно.
Калькулятор расчета минимально необходимого объема буферной емкости для котла
Следует понимать, что полученный объем буферной ёмкости является минимальным. То есть при выборе подходящей модели он должен рассматриваться лишь в качестве ориентира, своеобразной границы, ниже которой переступать нельзя.
Краткий обзор моделей теплоаккумуляторов для твердотопливных котлов
Для полноты картины, можно привести краткий обзор моделей теплоаккумуляторов известных производителей, гарантирующих высокое качество своей продукции:
Итак, можно убедиться, что приобретение буферной емкости является весьма дорогостоящей покупкой. Тем больше причин подойти к обоснованию необходимости, а затем – и к выбору оптимальной модели с максимальной ответственностью. Электрообогреватели для дома энергосберегающие изучайте по ссылке.
В завершение – информативный видеосюжет с обоснованием необходимости буферной емкости в системах отопления с твердотопливным котлом: