Сучасні буферні ємності - це елемент системи теплопостачання та ГВП, в якому поєднуються різні джерела теплової енергії з різною продуктивністю, узгоджуються різні рівні температури теплоносія, акумулюється та зберігається теплова енергія. Це центральний елемент системи опалення, вибір якого багато в чому визначатиме технічне рішення загалом, а отже – ефективність та економічність розподілу тепла для опалення та ГВП.
Вибираючи обладнання, користувач зазвичай більше уваги приділяє тим апаратам, що генерують тепло - газові або твердопаливні котли, теплові насоси, сонячні колектори, електрокотли… Менше уваги звертається на теплоакумулятори, які відносять до категорії допоміжного обладнання. Однак саме правильний вибір накопичувачів гарячої води допомагає поєднати різні підсистеми у цілісну систему.
У магазині UniDim великий вибір буферних ємностей.
Наприклад, геліосистема виробляє теплову енергію, яка використовується для приготування води для гарячого водопостачання та частково для опалення. Проте переважно надходження сонячної енергії та її споживання не збігаються у часі ані за кількістю, ані за температурними показниками. Тому потрібна буферна ємність. Має бути акумулятор тепла, з якого за необхідності теплова енергія чи підготовлена гаряча вода надходить до споживача.
Класична буферна ємність
Якщо спрощено, то буферна ємність- це металевий резервуар із теплоносієм під тиском, що циркулює в системі. Основне її призначення полягає у накопиченні та зберіганні теплової енергії від різних джерел та передачі її в систему опалення або ГВП за запитом. Залежно від моделі теплового акумулятора, до нього можна одночасно приєднати як низькотемпературні (теплові насоси, газові конденсаційні котли), так і високотемпературні (твердопаливні, електричні, традиційні газові котли) генератори тепла.
Для виготовлення теплоакумуляторів використовують різні матеріали - вуглецеву сталь з різними антикорозійними покриттями (емалі та антикорозійні металеві та полімерні покриття, біокераміка), іноді з катодним захистом, нержавіючу сталь.
Щоб акумулювати тепло, буферна ємність для опалення та ГВП повинна мати відмінні теплоізоляційні характеристики. Товщина теплоізоляції зазвичай становить від 5-10 см для бічних частин або навіть більше, і може сягати до 50 см у верхній частині або мати вакуумовану порожнину. Бак часто встановлюють на ніжках, щоб не було прямого контакту дна із підлогою. Нижня теплоізоляція може сягати в деяких моделях до 20 см. Товщина теплоізоляційного шару дуже залежить від ізоляційного матеріалу. Ємності класу А А + утеплюються спеціально розробленими багатошаровими високотехнологічними композитними утеплювачами.
Акумулювання тепла для ГВП
Як зазначалося вище, головною функцією теплоакумулятора є накопичення енергії від різних джерел тепла (до кількох діб) та подальший розподіл її в системи опалення та водопостачання. Це важливо, коли у якості генераторів використовуються джерела тепла, що працюють у змінному режимі за часом, потужністю і температурою.
Нагрівання непрямого бойлера ГВП здійснюється за рахунок циркуляційного насоса, який прокачує гарячий теплоносій (воду) з буферної ємності через змійниковий теплообмінник, розташований всередині бойлера. Увімкнення насоса відбувається автоматично, залежно від фактичної температури гарячої води. За цією схемою гаряча вода нагрівається навіть тоді, коли вона не використовується, і залишається в бойлері ГВП до того часу, поки не відкриється кран у системі гарячого водопостачання.
Приготування гарячої води з накопичувачем має два основні недоліки. Перше – це тепловтрати бойлера, які можуть становити до 400 кВт•год. на рік у разі з бойлером на 200 л та заданою температурою гарячої води 60°С. Друге – виникає проблема з появою легіонел (мікроорганізмів, які розмножуються у теплій воді), що призводить до появи неприємного запаху води, а в деяких випадках може спровокувати легіонельоз - алергічну реакцію або розлад здоров'я користувача гарячої води як питної. Однак будь-яка сучасна система управління нагрівом води санітарного призначення має програму «антилегіонела», що передбачає алгоритм боротьби з мікроорганізмами за рахунок нагріву бойлера до температури 65-70°С, яка вмикається, наприклад, один раз на тиждень.
Є альтернативний варіант приготування гарячої води без бойлера. Гаряча вода гріється в проточному режимі, проходячи через теплообмінник, який може бути розташований усередині буферної ємності у вигляді змійовика, виготовленого з нержавіючої сталі (розглядається в розділі "Комбіновані буферні ємності"). Або це може бути окремий теплообмінник пластинчастого типу, який розташовується поруч із теплоакумулювальною ємністю. За використання проточного водонагрівача приготування гарячої води відбувається тоді, коли в цьому є необхідність. Завдяки тому, що вода для ГВП нагрівається протоком, немає проблеми з легіонелами (завжди гріється «свіжа» вода), відсутні додаткові втрати бойлера, потрібно менше місця для розміщення всіх необхідних компонентів теплової системи.
Буферна ємність із пошаровим накопиченням тепла
Ємності цього типу побудовані на використанні води різної щільності при різній температурі: гарячий теплоносій збиратиметься у верхній частині ємності, а холодний - внизу. Це зроблено для узгодження теплових потоків від джерел теплової енергії. Джерела тепла мають різний потенціал:
- високотемпературні (газові або твердопаливні котли)
- середньотемпературні (теплові насоси, геліосистеми)
- низькотемпературні (зворотні лінії генераторів тепла) та для розподілу виходів для споживачів
Споживачі тепла також бувають різними – високотемпературні (радіаторне опалення) та середньотемпературні («тепла підлога», фенкойли).
Розрізняють два типи ємностей з пошаровим накопиченням теплової енергії – з пасивним та активним пошаровим накопиченням.
Пасивний пошаровий розподіл
Пасивне пошарове накопичення теплової енергії здійснюється за рахунок внутрішньої конструкції ємності. Наприклад, гарячий теплоносій від теплообмінника через проміжний буферний бак був з'єднаний з геліотермічною установкою. Він піднімається вгору власним патрубком і виходить з бічних отворів лише тоді, коли «ззовні» розташований теплоносій з такою ж температурою. Приклад саме теплоносія, нагрітого від тепла геліотермічної установки, тут досить показовий – геліоустановка працює у різних режимах залежно від надходження сонячної енергії та може мати різну температуру протягом доби. Пошарове накопичення дозволяє акумулювати теплову енергію, отриману різних режимах.
Активний пошаровий розподіл
У разі активного пошарового накопичення температурний поділ здійснюється за рахунок системи трубопроводів, яка розташована зовні бака із вхідними патрубками на різній висоті. Залежно від температури теплоносія, що надходить від теплогенератора (наприклад, геліотермічної установки), він прямує у верхню, середню або нижню частину ємності за допомогою перемикання двох-або триходового клапана. Такі ємності менші в діаметрі і дещо вищі за звичайні. І чим більше буде потрібно температурних шарів, тим складніша система управління для реалізації цієї схеми акумулювання.
Комбінована буферна ємність
Комбінований теплоакумулятор - це буферний бак, що поєднує функції буферної ємності і бойлера (водонагрівача). В такому випадку реалізується принцип нагрівання води для гарячого водопостачання та опалення. Зазвичай є можливість приєднати до системи твердопаливний та/або газовий котел та/або інші теплогенератори (тепловий насос, ТЕН або електрокотел). Підраховано, що комбіновані схеми опалення та ГВП із підключенням різних джерел тепла економлять до 25-30% органічного палива чи електрики, зменшують кількість вмикань котлів.
Приготування ГВП у комбінованій буферній ємності відбувається двома методами:
- проточним теплообмінником
- вбудованим бойлером ("бак у баку")
- зовнішні станції ГВП
Бак у баку
Виконання "бак у баку" - це комбінація двох ємностей в одному агрегаті, у верхній частині розташований вбудований резервуар для води санітарного призначення. Ємність з теплоносієм для опалення підключена до різних джерел теплогенерації. Деякі виробники пропонують комбіновані ємності цього типу з додатковим змійовиком для геліотермічної установки, або з можливістю підключення твердопаливних котлів з вбудованим ТЕНом тощо.
Із вбудованим проточним теплообмінником
Більш традиційне виконання схеми ГВП для акумулятора - з теплообмінником, встановленим усередині бака. Це проточна схема підготовки гарячої води. Найкращі зразки таких виробів виготовляються із харчової нержавіючої сталі. Для збільшення поверхні теплообміну такі внутрішні теплообмінники інколи робляться гофрованими.
Деякі виробники в своїх ємностях встановлюють теплообмінник ГВП не з гофрованої, а з нержавіючої труби. Це дає можливість збільшити товщину стінки гладкої трубки до 1,5 мм проти 0,5 мм у гофрованій трубці. До того ж на твердій воді гофрована труба швидше забивається вапняним осадом і брудом (оскільки має западини), внаслідок чого різко погіршується продуктивність ГВП. Теплообмінник з гофротруби дуже складно промити, оскільки з западин накип практично неможливо видалити навіть із застосуванням хімічних реагентів.
Зовнішні станції ГВП
Для підготовки води для ГВП використовують також окремі модулі, які монтуються на акумулювальній ємності і мають так званий зовнішній пластинчастий паяний теплообмінник. Ємності із зовнішнім теплообмінником коштують дещо більше, проте характеризуються більшою продуктивністю. Зазвичай вони також оснащуються автоматичним регулятором, який здійснює керування насосом первинного контуру залежно від витрат гарячої води.
У порівнянні з традиційними системами приготування ГВП (котел, бойлер непрямого нагріву) буферна ємність із зовнішнім теплообмінником ГВП дозволяє заощадити місце (бойлер більше не потрібен), зменшити вартість монтажних робіт (оскільки не потрібна насосна група бойлера + гроші на її монтаж), отримати більше вигоди від експлуатації основного, скажімо, твердопаливного або газового котла, тут не потрібно боротися з легіонелою. Такі рішення ГВП ще називають системою «зі швидкісним нагріванням», маючи на увазі, що вода для ГВП готується швидко і лише за потреби.
Інтелектуальні буферні ємності
Зазвичай спочатку облаштовуються газові котли або теплові насоси, а вже до них підключаються інші гілки автоматики опалювального та ГВП-контуру будівлі. Геліосистема типово має власну, дещо автономізовану та замкнену схему. Це пояснюється тим, що в контурах опалення, ГВП і геліосистемі можуть використовуватися різні теплоносії - за температурою, тиском і хімічним складом.
Отже, як правило, за головну систему управління обирають ту автоматику, якою обладнано найбільш вживане джерело (за часом або за потужністю). Наприклад, практично увесь час працюючий тепловий насос або малоінерційний газовий котел постійно підключений до системи опалення і ГВП перебуває у режимі очікування. Це справедливо для комбінованих схем, які одночасно реалізуються у новому будинку. Однак коли теплова система нарощується поетапно, то до старого наявного обладнання поступово приєднуються відновлювані джерела - теплові насоси та геліоконтури, і виникає проблема узгодження роботи компонентів та ефективного управління всім інтегрованим обладнанням.
Найбільш вдале та економічно виправдане рішення для таких випадків - коли інтелектуальним центром, власне «мозком» усієї системи з різними джерелами теплової енергії та з різною продуктивністю (у тому числі - з відновлюваних джерел), стає акумулювальна ємність.
Ємності мають гідравлічно скоординовані компоненти для пошарового збереження тепла та теплопостачання з підключенням відновлюваних систем (сонячна енергія, тверде паливо тощо) та стабільні температури пошарового акумулювання. У цьому разі за накопичення енергії відповідає спеціальний контролер, який є «центром накопичення енергії», керує всіма компонентами установки, наприклад, котлом на твердому паливі, перезавантаженням акумулювальної ємності, обліком енергії, програмою термічної дезінфекції тощо.
З використанням інтелектуального обладнання спрощується інтеграція кількох джерел тепла (наприклад, рідкопаливні, газові теплогенератори або котли на твердому паливі) різних виробників. Контролер має різні додаткові функції, такі як пошаровий облік теплоносія в ємності, розрахунок та облік теплообміну, теплового навантаження та ступеню продуктивності котла.
Відео про "інтелектуальний" теплоакумулятор
Вибір типу теплоакумулювальної ємності, її обсяг та функціонал у кожному конкретному випадку залежить від технічних особливостей системи. Зараз на ринку представлено дуже багато баків та акумулювальних ємностей від вітчизняних та зарубіжних виробників. Вони мають спеціальні функції та конструктивні особливості, правильне використання яких дозволить значно підвищити енергоефективність системи опалення та підготовки гарячої води.
Пов'язані товари
Залишити коментар