Твердопаливні котли - відмінне обладнання для опалення приватного будинку в сільській місцевості або в передмісті, далеко від газових магістралей. Як і будь-яке інше обладнання котли на твердому паливі зазнають змін, модифікуються і вдосконалюються, тому сучасні моделі представлені піролізний апаратами, котлами з теплоаккумулятором, пелетних обладнанням, оснащені автоматикою і засобами контролю параметрів. Стандартна схема опалення з теплоаккумулятором заслуговує на особливу увагу, так як економить паливо, яке і без того коштує недешево - адже платити доводиться не тільки за дрова, торф, пелети або вугілля, а й за їх доставку. Теплоаккумулятор для електричних і твердопаливних котлів опалення ефективніше себе проявить, якщо підрахунок електроенергії ведеться за денним і нічним тарифами.
Пристрій опалення з ТА
Тепловий акумулятор (ТА) для котлів опалення - складова частина опалювальної системи, що працює на збільшення часового відрізку між циклами подачі палива в топку. Конструктивно це герметична утеплена ємність великого об'єму, наповнена теплоносієм з системи опалення, який постійно циркулює по контуру (контурам). В якості теплоносія використовуються традиційні рідини - дистильована вода, антифриз, водно-глюколевие розчини.
Єдина особливість, яку обов'язково потрібно враховувати при прийнятті рішення про включення в схему ТА - обсяг опалювальних приміщень. Чим він менше, тим менше сенсу в установці теплоаккумулятора - потужності котла і нагрівальних приладів (радіаторів, батарей) цілком достатньо для обігріву невеликих приміщень. Як функціонує опалення з тепловим акумулятором - спрощена схема підключення:
- Теплоаккумулятор включається в розрив між котлом і трубної розводкою, тобто, нагріта в казані рідина відразу направляється в ємність;
- З акумулятора гаряча рідина перетікає в опалювальні прилади за допомогою трубної розводки;
- За зворотного подачі рідина знову прямує в акумулятор, а з нього - в котел для нового циклу нагрівання.
Потоки подачі і обратки повинні постійно змішуватися - це умова ефективної роботи теплового акумулятора. Але нагрітий теплоносій піднімається вгору, а остиглий - опускається вниз, тому складність забезпечення працездатності системи полягає в тому, щоб створити такі умови, при яких певний обсяг гарячої рідини опускався на дно акумулятора для нагріву остигнула рідини з обратки. Заряджений акумулятор - це резервуар, в якому весь обсяг теплоносія має однакову температуру.
Після згоряння чергової порції твердого палива котел перестає нагрівати воду, і починає працювати ТА. Гарячий теплоносій продовжує рухатися в системі, віддаючи тепло і охолоджуючись в батареях. Циркуляція триватиме до тих пір, поки теплоносій не охолоне повністю, або в котел знову не завантажиться нова порція дров або вугілля.
При наявності системи автоматики критичне охолодження теплоносія не допускається, так як подача твердого палива в системі опалення з твердопаливним котлом контролюється датчиками температури: при досягненні певного значення, що означає, що котел перестав підтримувати горіння, датчик подає сигнал в виконавчу систему, яка відкриває засувку подачі палива - вугілля, пеллет або торфу.
Недоліки роботи системи опалення з теплоаккумулятором для дачних і садових будиночків з сезонним проживанням:
- Приміщення прогріваються довше;
- Через маленьких розмірів ТА збільшується обсяг опалювального контуру, тому найдешевший теплоносій для таких систем - вода. Антифриз і інші синтетичні рідини обійдуться занадто дорого.
Але кожен раз після приїзду знову наповнювати систему водою - заняття клопітка, а, якщо виїзд на дачу два-три рази на місяць - просто безглузде. Тому в ТА вбудовуються додаткові сталеві спіральні труби, що виконують роль опалювальних контурів. Теплоносій, що протікає по спіралях, не контактує з теплоносієм в ТА, а є окремим і автономним контуром опалення або ГВП. Реалізацією такого нескладного прийому можна домогтися універсальності застосування будь-якого котла, навіть найпростішого одноконтурного. Причому ККД такого обладнання буде використаний максимально.
Роль таких пасивних спіралей можуть виконувати і активні елементи - електричні ТЕНи, які можуть підключатися до електричної мережі або бути автономними - працювати від енергії сонця (сонячних акумуляторів). Такий спосіб нагріву теплоносія або ГВС вважається допоміжним.
Схема обв'язки з тепловим акумулятором
Схем опалення з твердопаливним котлом і теплоаккумулятором можна розробити скільки завгодно - все буде залежати від реальних умов експлуатації опалення, розташування приміщень, їх площі, обладнання, що застосовується, і т.д. Традиційна і стандартна обв'язка твердопаливного котла опалення схема з теплоаккумулятором працює наступним чином:
На малюнку нижче стрілками вказані переміщення теплоносія по системі, при цьому обратка вгору рухатися не може. Щоб забирати теплоносій з обратки, в схему включається циркуляційний насос між акумулятором і котлом, який перекачує більше рідини, ніж насос до ТА. Таким чином, утворюється перепад тисків в трубах, і рідина забирається з труби зворотної подачі в резервуар. Невеликий недолік цієї схеми полягає в тому, що контур буде нагріватися довше.
Для зменшення цього часового відрізку реалізується такий пристрій опалення (малюнок нижче по тексту) із замкнутим циклом прогрівання котла. Працює схема так: теплоносій не надходить з ТА в котел до тих пір, поки вона не нагріється в сорочці котла до заданої температури. Після досягнення заданого значення деякий обсяг рідини з труби подачі надходить в акумулятор, а частина змішується в системі з рідиною з ТА, і знову подається в котел.
В результаті реалізації такої схеми котел завжди приймає нагріту рідину, що підніме його ККД, зменшує час прогріву системи опалення і дозволяє організувати автономний режим роботи включенням двох байпасів:
- При непрацюючому насосі і закритому вентилі нижнього байпаса працює зворотний клапан;
- При непрацюючому насосі і зворотному клапані працюють нижній байпас.
Через високий опору зворотного клапана потоку теплоносія його можна не включати в схему:
При аварійному відключенні електрики кульовий вентиль відкривається вручну. При роботі схеми тільки з примусовою циркуляцією теплоносія обв'язка з ТА робиться за такою схемою:
Як розрахувати необхідний обсяг теплоаккумулятора
Занадто великий або занадто маленький резервуар для накопичення тепла у вигляді нагрітого теплоносія-це неефективне рішення, тому необхідний обсяг резервуара підлягає математичному розрахунку, точні результати якого отримати складно через приблизних первісних даних - теплових втрат в приміщенні, властивостей утеплювача стін і фундаменту будинку, теплоізолюючих якостей будматеріалів стін, перекриттів і перегородок, цих же параметрів віконних і дверних прорізів. Але приблизно провести розрахунок теплоаккумулятора все ж можна, і розрахований такий прийом саме на незнання точних теплових втрат будівлі, тим більше, якщо його тільки належить побудувати.
Вибір розмірів і обсягу резервуара під тепловий акумулятор можна зробити, відштовхуючись від наступних параметрів:
- Загальна площа опалювальних приміщень;
- Теплова потужність нагрівального обладнання.
Ці два параметри і визначають обсяг ТА.
Припустимо, необхідно обчислити об'єм теплового акумулятора для опалювальної системи, виходячи з опалювальної площі приміщення. Формула для розрахунку проста: площа в квадратних метрах множиться на чотири (Sx 4). Наприклад, для будинку загальною опалювальною площею 50 м 2 буде потрібно резервуар на 200 літрів. При такому обсязі ТА, як показує практика, завантажувати котлі твердим паливом можна всього один раз на добу. Це - дуже хороша економія і дуже хороший ККД.
Знаючі господарі скажуть, що можна просто встановити піролізний котел, який працюватиме так само. Але робота такого котла трохи складніше і менш ефективна, так як:
- Спочатку паливо займається і розгорається;
- Потім обмежується подача повітря;
- Останнім активується тління палива (піроліз).
При загорянні палива температура теплоносія різко зростає, а піролізний процес підтримує її на заданому рівні, причому під час протікання піролізу багато теплової енергії просто зникає в трубу димоходу, що не обігріваючи майже нічого. Ще один мінус - при відкритій системі опалення на піках розігріву теплоносій може закипати і вихлюпуватися з розширювального бачка, а при використанні ПВХ труб для розводки опалення вони швидше виходять з ладу від високої температури.