Тепловой Аккумулятор

Тепловой Аккумулятор (лат. accumulator собиратель, от лат. Accumulo собираю,накапливаю) — устройство для накопления энергии с целью ее дальнейшего использования. Обычно, это устройство ассоциируется с электроэнергией(батарейки, которые могут заряжаться или автомобильные аккумуляторы),но существует и понятие тепловой аккумулятор, который способен накапливать и в дальнейшем отдавать тепло. Его возникновение обусловлено тем, что с каждым годом  более актуальным становится вопрос использования возобновляемых источников энергии (солнце,ветер ...) и комбинирования их с классическими методами теплоснабжения. Такая система может включать котлы, работающие на газе и жидком топливе, электрические нагреватели (например, ТЭНы), а такжеальтернативные источники - тепловые насосы, солнечные коллекторы, дровяные котлы и устройства для утилизации тепла. Комбинированная система теплоснабжения позволяет максимально эффективно использовать тепло из источников, находящихся временно доступными. Так как солнечная энергия поступает только тогда, когда светит солнце, тепло от сжигания дров или брикетов во время их горения.

Поступление тепловой энергии от теплового насоса или электрического нагревателя может быть экономически выгодным только в те периоды времени, когда действует сниженный тариф на коммунальные услуги. Еще более усложняет ситуацию то, что температура воды, которую обеспечивают такие источники тепловой энергии, может значительно отличаться. Значительную часть проблем, возникающих при реализации таких систем может решить применения теплового аккумулятора, который может одновременно выполнять роль аккумулятора, гидравлического распределителя, а также проточного нагревателя для приготовления санитарной горячей воды для бытовых нужд.

Каждый источник тепловой энергии в течение своего действия поставляет тепло в теплоаккумулятор, который по мере необходимости отдает его всистему отопления для поддержания соответствующей температуры воды. Наиболее распространенными и простыми в применении есть аккумуляторы емкостного типа, объемом 300-2000 л, которые применяются в системах с естественной и принудительной циркуляцией, в которых используется теплоемкость вещества, нагревается без изменения ее агрегатного состояния. Чаще всего используется вода (дешево и удобно), реже - водные растворы солей, а также камень, галька.

В простейшей конфигурации тепловой аккумулятор - вертикальный стальной бак высотой в 3-5 раз больше диаметра для обеспечения температурного расслоения воды. По всей высоте бака размещены патрубки для подвода и отвода воды, а также для монтажа электрических ТЭНов. Вода с более высокой температурой накапливается в верхней части бака и может отводиться через верхние патрубки для отопления радиаторами; менее нагретая вода (средняя часть бака) может отводиться патрубками среднего уровня для отопления теплыми полами. Также в накопительном баке могут быть предусмотрены горизонтальные перегородки, разделяющие его на секции с разными уровнями температуры по высоте, это улучшает эффективность аккумулирования теплоты. Внутренняя поверхность бака не требует защиты от коррозии, поскольку в системах отопления постоянно используется та же самая вода, которая со временем становится «нейтральной». Для уменьшения теплопотерь через стенки бака его необходимо изолировать, например, термостойким поролоном толщиной до 100 мм.

Для подключения к системе теплоснабжения солнечных коллекторов в нижней части бака размещается стальной теплообменник. Такое его расположение обеспечивает возможность работы контура коллекторов при наиболее низкой температуре с максимальной эффективностью.

Обычно для приготовления питьевой горячей воды в верхней части накопительного бака размещается небольшой резервуар (50-100 л). Этот резервуар полностью окружен горячей водой, что приводит быструю передачу тепла к питьевой воде. Здесь возникает вероятность размножения легионелл, что требует дополнительных затрат на технические средства защиты. Альтернативным вариантом является применение теплообменника, изготовленного из пищевой нержавеющей стали. В таком случае бак-аккумулятор работает как проточный водонагреватель. В теплообменнике находится минимальный объем воды, что снижает вероятность образования легионелл. Малый объем не означает низкую производительность. Большая площадь нагрева и запас тепла в аккумуляторе позволяют мгновенно нагреть поток холодной воды до необходимой температуры.

Максимальная температура в теплоаккумуляторе не должна превышать 90 °С., технические требования к отопительным котлам также определяют, что высшей температурной границей является показатель 95 ° С. Поэтому при установке в своем доме буферного накопителя тепла очень важным фактором являются размеры и температурный режим отопительныхэлементов, предусмотренных для использования в системетеплоснабжения. Опыт показывает, что наибольший эффект аккумуляторов будет достигаться в так называемой «низкотемпературной системе отопления». Лучше система с тепловым аккумулятором функционирует в доме с обогревом при помощи теплых полов.

Следует заметить, что теплоаккумулятор во многих случаях для комплексных систем теплоснабжения выступает не как опция, которая делает систему комфортной и экономически выгодной, а как необходимый элемент - «сердце» системы. Например, в Западной Европе установка буферной емкости вместе с дровяным котлом является обязательным требованием. При этом теплоаккумулятор не только экономически выгоден, но и, благодаря полному сгоранию топлива, предотвращает забивание дымохода дегтярными осадками.

Дрова содержат большое количество различных веществ, в том числе деготь, кислоты и др.., Выделяемых при сгорании. Для обеспечения качественного сжигания всех этих веществ котел должен постоянно работать на полной мощности, а этого можно достичь созданием системы теплоснабжения с тепловыми аккумуляторами. Принцип регулирования мощности многих твердотопливных котлов ориентированный на неполное сгорание или тление топлива. В обычных котлах эту операцию выполняет регулятор тяги - воздушный клапан, который открывается цепочкой и при определенной температуре сам закрывается. Таким образом, к топливу не подается кислород, но  из раскалённого топлива выделяются различные летучие вещества, которые бы при других условиях сгорели.

После установления теплового аккумулятора с пиролизным котлом, получаем 20-ти процентную экономию дров.

Установка теплового аккумулятора рекомендуется планировать уже настадии проектирования дома. В противном случае желания его смонтировать может не совпасть с техническими возможностями топочной, из-за отсутствия места.