Как сделать теплоаккумулятор и утеплить его своими руками

Часто домовладельцы не могут позволить себе современные отопительные приборы, поэтому ищут альтернативные решения. Например, буферный бак (он же тепловой аккумулятор) незаменим в системах отопления с твердотопливным котлом. Накопительный бак емкостью 500 литров стоит около 600-700 у.е., цена бочки на тысячу литров до 1000 у.е. Если собрать гидроаккумулятор своими руками и самостоятельно установить бак в котельной, то можно сэкономить половину этой суммы. Наша задача — рассказать вам о методах производства.

Где применяется аккумулятор тепла и как он устроен

Теплоаккумулятор — это не что иное, как утепленный чугунный бак с разъемами для подключения труб водяного отопления. Буферная емкость выполняет две функции: накапливает излишки тепла и обогревает дом при простое котла. Тепловой аккумулятор заменяет отопительный прибор в двух случаях:

1. Если дом отапливается водяной печью или твердотопливным котлом. Накопительный бак используется для обогрева ночью, после сжигания дров или угля. Это позволяет домовладельцу расслабиться и не бегать в котельную. Это удобно.
2. Когда источником тепла является электрический котел, а потребление электроэнергии измеряется многотарифным счетчиком. Энергия по ночному тарифу составляет половину цены, а днем ​​теплоаккумулятор обеспечивает всю энергию для системы отопления. Это экономично.

Слева — буферный бак Drazice объемом 400 литров, с правой стороны — электрический бойлер Kospel с аккумулятором горячей воды.

Важная заметка. Бак для горячей воды для бытового потребления увеличивает эффективность твердотопливного котла. Это связано с тем, что максимальная эффективность теплогенератора достигается за счет интенсивного горения, которое не может поддерживаться все время без буферного резервуара, который принимает избыточное тепло. Чем эффективнее сжигаются дрова, тем меньше их расходуется. То же касается и газового котла, КПД которого снижается на режимах малого горения.

Бак, заполненный теплоносителем, работает по простому принципу. Пока радиатор отапливает помещения, вода в баке нагревается до максимальной температуры 80-90 ° C (аккумулятор тепла заряжен). После выключения котла в водонагреватели будет подаваться горячая вода из бака, которая некоторое время будет держать дом в тепле (термоаккумулятор разряжается). Продолжительность времени зависит от емкости бака и температуры наружного воздуха.

Как работает заводской тепловой аккумулятор

Самая простая заводская емкость для воды, представленная на схеме, состоит из следующих компонентов:

• цилиндрический основной бак из углеродистой или нержавеющей стали;
• слой утеплителя толщиной 50-100 мм в зависимости от используемого утеплителя;
• Наружная обшивка — крашеный лист или пластиковый лист;
• разъемы подключения врезанные в основной бак;
• рукава для вставки термометра и манометра.

Внимание. Более дорогие модели тепловых аккумуляторов для систем отопления дополнительно оснащены змеевиками для нагрева ГВС и солнечного отопления. Еще один полезный вариант — это электронагревательная спираль, встроенная в верхнюю часть бака.

Изготовление накопителей тепла в заводских условиях

Если мы серьезно относимся к установке теплового аккумулятора и решили изготовить его самостоятельно, стоит вначале познакомиться с технологией заводской сборки.

Вырезка заготовок крышки и днища плазменным резаком

Воссоздать производственный процесс в домашней мастерской нереально, но некоторые приемы обязательно пригодятся. В мастерской бак-накопитель горячей воды изготавливается в виде цилиндра с полусферическим днищем и крышкой в ​​таком порядке:

1. Лист толщиной 3 мм подается на установку плазменной резки, где из него изготавливаются торцевые крышки, корпус, люки и основания.
2. На токарном станке изготавливаются основные посадочные места диаметром 40 или 50 мм (резьба 1,5 и 2 дюйма) и погружные гильзы для испытательных устройств. Там же обрабатывается большая манжета смотрового люка длиной около 20 см. К последнему приваривается штуцер для ввинчивания в корпус.
3. Заготовку корпуса (так называемую оболочку) в виде листа с отверстиями для соединений подводят к цилиндрам, которые изгибают ее до определенного радиуса. Для получения цистерны для воды цилиндрической формы остается только приварить концы заготовок встык.
4. Гидравлический пресс выдавливает полусферические крышки из плоских металлических кругов.
5. Следующая операция — сварка. Сначала сваривается корпус, потом крышки, а потом все сварные швы прочно свариваются. Наконец, привариваются фитинги и смотровая камера.
6. Готовый бачок приваривается к основанию, а затем подвергается двум испытаниям на проницаемость, испытанию воздухом и гидравлическому испытанию. Последнее испытание проводится при давлении 8 бар, а продолжительность испытания составляет 24 часа.
7. Исследуемый резервуар окрашен и изолирован базальтовым волокном толщиной не менее 50 мм. Емкость накрывается стальным листом, окрашенным в цвет или прикрытым плотной крышкой.

Корпус резервуара изготовлен из листового железа на гибочных роликах.

Внимание. Производители используют разные материалы для изоляции бака. Например, теплоаккумуляторы «Прометей» российского производства утеплены пенополиуретаном.

Вместо облицовки производители часто используют специальное покрытие (можно выбрать цвет).

Большинство заводских аккумуляторов тепла рассчитаны на максимальное давление 6 бар при температуре теплоносителя в системе отопления 90 ° C. Это значение в два раза превышает порог предохранительного клапана, установленного на группе безопасности твердотопливных и газовых котлов (предел — 3 Бар). Процесс производства подробно расписан на видео:

Изготавливаем тепловую батарею самостоятельно

Вы решили, что без буферной емкости не обойтись, и хотите сделать это самостоятельно. Будьте готовы к следующим 5 шагам:

1. Расчет объема теплового аккумулятора.
2. Выбор подходящей конструкции.
3. Подбор и заказ материалов.
4. Сборка и проверка на герметичность.
5. Монтаж водонагревателя и подключение к системе водяного отопления.

Кончик. Прежде чем рассчитывать объем бочки, подумайте, сколько места (с точки зрения площади пола и высоты) вы можете выделить для бочки в своей котельной. Четко определите, на какой срок аккумулятор горячей воды должен заменить неработающий бойлер, а затем переходите к первому шагу.

Как рассчитать объем бака

Есть два способа рассчитать вместимость накопительного бака:

• Упрощенный метод, предлагаемый производителями;
• точнее, исходя из формулы теплоемкости воды.

Продолжительность обогрева дома тепловым аккумулятором зависит от его размера.

Расчет прост: на каждый кВт тепловой мощности в бойлере приходится 25 литров воды в баке. Пример: Если мощность теплогенератора составляет 25 кВт, минимальная емкость теплового аккумулятора составляет 25 x 25 = 625 литров или 0,625 м3. Теперь необходимо вспомнить, сколько места отводится под котельную, и подогнать полученный объем под реальные размеры помещения.

Ссылка. Люди, желающие сварить самодельный аккумулятор тепла, часто задаются вопросом, как рассчитать объем круглой бочки. Здесь стоит вспомнить формулу для вычисления площади круга: S = ¼πD². Подставьте диаметр цилиндрического резервуара (D) и умножьте результат на высоту резервуара.

Более точные размеры теплового аккумулятора можно получить, используя второй метод. Упрощенные расчеты не покажут, сколько времени рассчитанное количество теплоносителя выдержит самые неблагоприятные погодные условия. Предлагаемый метод основан на требуемых вам цифрах и основан на формуле:

m = Q / 1,163 x Δt

• Q — количество тепла, которое должно храниться в батарее, кВтч;
• m — расчетная масса теплоносителя в резервуаре, т;
• Δt — разница температур воды в начале и в конце нагрева;
• 1,163 Вт · ч / кг- ° C — эталонная теплоемкость воды.

Поясним это на примере. Возьмем типовой дом площадью 100 м² со средним потреблением тепла 10 кВт, в котором котел должен простаивать 10 часов в сутки. Тогда в барабане должно храниться 10 x 10 = 100 кВтч энергии. Начальная температура воды в сети централизованного теплоснабжения — 20 ° C, нагрева до 90 ° C. Рассчитаем массу теплоносителя:

m = 100 / 1,163 x (90-20) = 1,22 тонны или приблизительно 1,25 м³.

Следует помнить, что тепловая нагрузка в 10 киловатт является приблизительной — в утепленном здании площадью 100 квадратных метров тепловые потери будут меньше. Второе: такое количество тепла нужно в самые холодные дни, а за всю зиму 5. Таким образом, бака на 1000 литров более чем достаточно, а если принять во внимание сезонные колебания температуры, 750 литров все еще подойдут.

Следовательно, формула должна основываться на среднем потреблении тепла в холодный период, что составляет половину максимального расхода тепла:

m = 50 / 1,163 x (90-20) = 0,61 тонны или 0,65 м³.

Внимание. Если рассчитывать вместимость бочки исходя из среднего расхода тепла, то в сильный мороз ее не хватит на расчетный период времени (в нашем примере 10 часов). При этом вы экономите деньги и место в комнате, где стоит радиатор. Подробнее о расчетах читайте в другой нашей публикации.

О конструкции емкости

Чтобы создать собственный аккумулятор тепла, вам нужно победить одного коварного врага — давление, оказываемое жидкостью на стенки сосуда. Как вы думаете, почему заводские резервуары выполнены в форме цилиндра, а дно с крышкой — в форме полусферы? Да потому, что такая емкость выдерживает напор горячей воды без какого-либо дополнительного армирования.

С другой стороны, у немногих есть техническая возможность формовать металл на рулонах, не говоря уже о том, чтобы рисовать полусферические детали. Мы предлагаем следующие способы решения этой проблемы:

1. Круглый внутренний резервуар следует заказывать в слесарной мастерской, а изоляцию и окончательную сборку должен выполнять заказчик. Это все равно будет дешевле, чем покупка теплового аккумулятора, установленного на заводе.
2. Возьмите сборный цилиндрический резервуар и используйте его как основу для создания буферного резервуара. О том, где можно достать такие танки, мы поговорим в следующей главе.
3. Сварите из листа железа прямоугольный теплоаккумулятор и укрепите его стенки.

Чертеж прямоугольного сечения теплоаккумулятора емкостью 500 л.

Кончик. В закрытой системе отопления с твердотопливным котлом, где избыточное давление может достигать 3 бар и более, рекомендуется использование теплоаккумулятора цилиндрической формы.

Прямоугольный бак можно использовать в открытой системе отопления с нулевым запруживанием воды. Однако не стоит забывать о гидростатическом давлении теплоносителя на стенки, к которому нужно прибавить высоту водяного столба от бака до расширительного бака, установленного в наивысшей точке. Поэтому плоские стенки самодельного аккумулятора тепла следует укрепить, как показано на рисунке для бака емкостью 500 литров.

Правильно усиленный прямоугольный накопительный бак также может использоваться в закрытой системе отопления. Однако в случае скачка давления из-за перегрева котла ТТ вероятность распечатывания бака составляет 90%, хотя небольшую трещину под слоем изоляции можно не заметить. Посмотрите видео, чтобы увидеть, как выступает неармированная металлическая часть резервуара после заполнения водой:

Ссылка. Нет смысла приваривать непосредственно к стенкам ребра жесткости из уголков, швеллеров или других катаных листов. Практика показывает, что углы с малым сечением будут гнуться со стеной, а углы с большим сечением оторваться по краям.

Изготавливать тяжелый каркас снаружи нецелесообразно — слишком большой расход материала. Компромиссным вариантом являются внутренние стойки, показанные на чертеже самодельного аккумулятора тепла.

Чертеж теплового аккумулятора емкостью 500 л — вид сверху (разрез)

Подбор материалов для резервуара

Вы облегчите себе задачу, если найдете цилиндрический резервуар, рассчитанный на давление от 3 до 6 бар. Какие емкости можно использовать?

• Пропановые баллоны различной емкости;
• Технологические резервуары, например, промышленные компрессорные резервуары;
• Ресиверы от вагонов;
• старые чугунные котлы;
• Внутренние резервуары из нержавеющей стали для хранения жидкого азота.

Сборные стальные резервуары значительно облегчают строительство надежного теплового аккумулятора.

Внимание. В крайнем случае достаточно стальной трубы подходящего диаметра. К нему можно приварить плоские крышки, которые необходимо укрепить внутренними распорками.

Для сварки квадратного таза нужен лист толщиной 3 мм, не более. Ребра жесткости изготавливаются из круглых труб Ø15-20 мм или профилей 20 x 20 мм. Размер фитингов следует подбирать в соответствии с диаметром выходных патрубков котла. Для облицовки нужно купить тонкую сталь с порошковым покрытием (0,3-0,5 мм).

Отдельный вопрос — чем утеплить теплоаккумулятор, сваренный руками. Оптимальный вариант — базальтовая вата в рулонах плотностью до 60 кг / м³ и толщиной 60-80 мм. Не следует использовать такие полимеры, как пенопласт или экструдированный полистирол. Причина: Мыши любят тепло, а осенью легко найдут себе пристанище под обшивкой накопительного резервуара. В отличие от полимерных изоляторов, они не поедают базальтовые волокна.

Насчет экструдированного пенополистирола не питайте иллюзий, грызуны его тоже съедят.

Теперь укажем другие варианты готовой посуды, которые не рекомендуется использовать для аккумуляторов тепла:

1. Самодельная цистерна из еврокуба. Такие пластиковые емкости рассчитаны на максимальную температуру 70 ° C, а нам нужно 90 ° C.
2. Аккумулятор тепла из железной бочки. Напротив — тонкие металлические и плоские крышки баков. Вместо усиления такого ствола проще обзавестись хорошей стальной трубой.

Сборка прямоугольного теплоаккумулятора

Сразу предупреждаем: если вы сварщик посредственный, лучше сделать емкость сбоку по вашим чертежам. Большое значение имеет качество и герметичность сварных швов; малейшая протечка приведет к распечатыванию бака.

Бак сначала собирается путем соединения, а затем сваривается сплошным швом.

У хорошего сварщика проблем с этим не возникнет, нужно лишь знать порядок действий:

1. Вырежьте металлические заготовки по размеру и приварите прихваточной сваркой бездонную оболочку и крышку. Используйте винтовые зажимы и уголок, чтобы закрепить доски.
2. Вырежьте отверстия в боковых стенках для ребер жесткости. Поместите сборные трубы внутрь и приварите концы снаружи.
3. Прикрепите к бачку дно и крышку. Вырезаем в них отверстия и повторяем операцию с установкой внутренних ребер жесткости.
4. Когда все противоположные стенки емкости будут прочно соединены, приступайте к прочной сварке всех швов.
5. Подоприте дно резервуара кусками труб.
6. Отрежьте молдинги минимум на 10 см снизу и накройте, как показано на фото ниже.
7. Приварите к стенам металлические кронштейны, которые будут служить держателями для крепления изоляционного материала и облицовки.

На фото широкая полоса жесткости, но лучше использовать трубу.

Советы по установке внутренних проставок. Чтобы стенки теплоаккумулятора сопротивлялись изгибу и не растрескивались при сварке, концы подкосов следует выдвинуть наружу на 50 мм. Затем к ним дополнительно приваривают ребра жесткости из листа или стальной полосы. За внешний вид не беспокойтесь, концы труб будут скрыты облицовкой.

К корпусу привариваются стальные кронштейны (зажимы) для крепления изоляции и облицовки.

Несколько слов о том, как утеплить теплоаккумулятор. Для начала нужно проверить герметичность, залив водой или смочив все швы парафином. Утеплить достаточно просто:

• очистить и обезжирить все поверхности, загрунтовать и покрасить для защиты от коррозии;
• оберните емкость утеплителем, не сдавливая, а затем закрепите веревкой;
• вырезать облицовочный лист и проделать отверстия под патрубки;
• Прикрутите обшивку к кронштейнам саморезами.

Скрутите листы облицовки между собой так, чтобы они соединились между собой крепежными деталями. На этом завершается строительство самодельного аккумулятора тепла для открытой системы отопления.

Установка и подключение резервуара к отоплению

Если теплоаккумулятор имеет емкость более 500 литров, то его нельзя ставить на бетонный пол, лучше сделать отдельный фундамент. Для этого снимаем стяжку и выкапываем яму в твердом слое почвы. Затем насыпаем битый камень (щебень), уплотняем и заливаем жидкой глиной. Сверху насыпьте в деревянную опалубку железобетонную плиту толщиной 150 мм.

Схема фундамента накопительного бака

Правильная работа термоаккумулятора заключается в горизонтальном течении горячей и холодной воды внутри бака во время «зарядки» аккумулятора и в вертикальном течении воды во время «опорожнения». Чтобы организовать такое обслуживание аккумуляторной батареи, необходимо принять следующие меры:

• контур твердотопливного котла или другого котла подключается к резервуару с водой через циркуляционный насос;
• Подача теплоносителя в систему отопления осуществляется через отдельный насос и смесительный узел с трехходовым клапаном, что позволяет забирать необходимое количество воды из бака;
• Насос, установленный в контуре котла, не должен иметь худших параметров, чем устройство, подающее теплоноситель в радиаторы.

Схема подключения теплового аккумулятора

Типовая схема подключения теплового аккумулятора к котлу СТ представлена ​​на рисунке выше. Балансировочный клапан на обратной линии служит для регулирования расхода теплоносителя в диапазоне температур на входе и выходе из бака. Как сделать примерку и настройку, наш специалист Владимир Сухоруков расскажет в своем видео:

Сводка. Если вы живете в столице России или в Подмосковье, вы можете лично проконсультироваться с Владимиром о том, как подключить какие-либо тепловые аккумуляторы, используя контактные данные на его официальном сайте.

Бюджетный аккумулирующий бак из баллонов

Тем домовладельцам, у которых площадь котла очень ограничена, предлагаем сделать цилиндрический аккумулятор тепла из пропановых баллонов.

Импровизированный аккумулятор тепла, подключенный к водогрейному котлу.

100-литровая конструкция, спроектированная другим нашим мастером — экспертом Виталием Дашко, призвана выполнять 3 функции:

• разряжать твердотопливный котел при его перегреве, поглощая лишнее тепло;
• Для нагрева воды для бытовых нужд;
• В случае, если котел TH просохнет, следует позаботиться о том, чтобы дом прогрелся в течение 1-2 часов.

Внимание. Время автономной работы теплового аккумулятора невелико из-за его небольшого объема. Но он вписывается в любую комнату в комнате с печью и может отводить тепло от котла после отключения электроэнергии, поскольку он подключен напрямую, без насоса.

Так выглядит накопительный бак без футеровки из баллонов

Для постройки резервуара для хранения вам потребуются:

• 2 стандартных пропановых баллона;
• Не менее 10 м медной трубы Ø 12 мм или гофрированной трубы из нержавеющей стали того же диаметра;
• Соединители и защитные гильзы для термометров;
• Утеплитель из базальтовой ваты;
• крашеный металл для облицовки.

Отвинтите клапаны от баллона и срежьте ножом крышки, заливая их водой, чтобы избежать взрыва остатков газа. Медная трубка осторожно сгибается в спираль вокруг другой трубки соответствующего диаметра. С этого момента действуйте следующим образом:

1. На основании представленного чертежа просверлите отверстия под разъемы и термометрические гильзы в будущем тепловом аккумуляторе.
2. Закрепите несколько металлических скоб для крепления теплообменника ГВС внутри исполнительных механизмов с помощью сварки.
3. Поместите цилиндры друг на друга и сварите их.
4. Поместите катушку внутрь получившейся емкости, пропустив концы трубки через отверстия. Для герметизации этих мест следует использовать сальниковую набивку.
5. Прикрепите дно и крышку.
6. Установите воздухоотводчик на крышку и штуцер сливного крана снизу.
7. Приварите кронштейны к обшивке. Сделайте их разной длины, чтобы готовое изделие получилось прямоугольным. Сгибать облицовку полукругом было бы неудобно и некрасиво.
8. Утеплить бак и затянуть облицовку саморезами.

Подключение бака к котлу ТТ без циркуляционного насоса

Особенность конструкции этого теплового аккумулятора в том, что он подключается к твердотопливному котлу напрямую, без циркуляционного насоса. По этой причине для соединения используются стальные трубы диаметром 50 мм, расположенные с уклоном, а теплоноситель циркулирует самотеком. За буферной емкостью установлен насос + трехходовой смесительный клапан, подающий воду в радиаторы.

Заключение

Многие интернет-ресурсы говорят, что сделать теплоаккумулятор своими руками — совсем несложно. Если вы изучите наш материал, то поймете, что подобные утверждения далеки от действительности, на самом деле дело довольно сложное и серьезное. Нельзя просто взять бочонок и подключить его к твердотопливному котлу. Поэтому советуем хорошенько подумать перед тем, как приступить к работе. А если вы не квалифицированный сварщик, вам не стоит даже брать буферный цилиндр; лучше заказать в специализированной мастерской.