Тепловий Акумулятор

Тепловой Аккумулятор (лат. accumulator збирач, от лат. accumulo збираю, накопичую) — пристрій для накопичення енергії з метою її подальшого використовування. Зазвичай, цей пристрій асоціюється із електроенергією (батарейки, що можуть заряджатися або автомобільні акумулятори), але існує і поняття тепловий акумулятор, який здатен накопичувати та в подальшому віддавати тепло. Його виникнення зумовлено тим, що з кожним роком все більшої актуальності набуває використання відновлюваних джерел енергії (сонце, вітер…) та комбінування їх з класичними методами теплопостачання. Така система може включати котли, що працюють на газі та рідкому паливі, електричні нагрівачі (наприклад, ТЕНи), а також альтернативні джерела — теплові насоси, сонячні колектори, дров’яні котли та пристрої для утилізації тепла. Комбінована система теплопостачання дозволяє максимально ефективно використовувати тепло з джерел, що є тимчасово доступними. Так як сонячна енергія надходить тільки тоді, коли світить сонце, тепло від спалювання дров чи брикетів доступне лише тоді, коли горить вогонь.

Надходження теплової енергії від теплового насоса чи електричного нагрівача може бути економічно вигідним тільки в ті періоди доби, коли діє знижений тариф на комунальні послуги. Ще більше ускладнює ситуацію те, що температура води, яку забезпечують такі джерела теплової енергії, може значно відрізнятися. Значну частину проблем, які виникають при реалізації таких систем може вирішити застосування теплового акумулятора, який може одночасно виконувати роль акумулятора, гідравлічного розподільника, а також проточного нагрівача для приготування санітарної гарячої води для побутових потреб.

Кожне джерело теплової енергії протягом своєї дії постачає тепло в теплоакумулятор, який по мірі необхідності віддає його у систему опалення для підтримки відповідної температури у приміщенні, що обігрівається. Найбільш поширеними і простими у застосуванні є акумулятори ємнісного типу, об’ємом 300-2000 л, які застосовуються у системах з природною і примусовою циркуляцією, в яких використовується теплоємність речовини, що нагрівається без зміни її агрегатного стану. Найчастіше використовується вода (дешево і зручно), рідше — водні розчини солей, а також камінь, галька.

У найпростішій конфігурації тепловий акумулятор - вертикальний сталевий бак висотою в 3–5 разів більшою від діаметра для забезпечення температурного розшарування води. По всій висоті бака розміщені патрубки для підведення і відведення води, а також для монтування електричних ТЕНів. Вода з більш високою температурою накопичується у верхній частині бака і може відводитися через верхні патрубки для опалювання радіаторами; менш нагріта вода (середня частина бака) може відводитися патрубками середнього рівня для опалювання теплими підлогами. Також у накопичувальному баці можуть бути передбачені горизонтальні перегородки, що розділяють його на секції з різними рівнями температури по висоті, це покращує ефективність акумулювання теплоти. Внутрішня поверхня бака не потребує захисту від корозії, оскільки в системах опалення постійно використовується та ж сама вода, яка з часом стає «нейтральною». Для зменшення тепловтрат через стінки бака його необхідно ізолювати, наприклад, термостійким поролоном товщиною до 100 мм .

Для підключення до системи теплопостачання сонячних колекторів у нижній частині бака розміщується сталевий теплообмінник. Таке його розміщення забезпечує можливість роботи контуру колекторів при найнижчій можливій температурі з максимальною ефективністю.

Зазвичай для приготування питної гарячої води у верхній частині накопичувального бака розміщується невеликий резервуар (50-100 л). Цей резервуар повністю оточений гарячою водою, що зумовлює швидку передачу тепла до питної води. Тут виникає вірогідність розмноження легіонел, що вимагає додаткових затрат на технічні засоби захисту. Альтернативним варіантом є застосування теплообмінника, виготовленого з харчової нержавіючої сталі. В такому випадку бак-акумулятор працює як проточний водонагрівач. В теплообміннику знаходиться мінімальний об’єм води, що знижує вірогідність утворення легіонел. Малий об’єм не означає низької продуктивності. Велика площа нагріву та запас тепла в акумуляторі дозволяють миттєво нагріти потік холодної води до необхідної температури.

Максимальна температура у теплоакумуляторах не повинна перевищувати 90 °С. технічні вимоги до опалювальних котлів також визначають, що вищою температурною межею є показник 95 °С. Тому при встановленні у своєму будинку буферного накопичувача тепла дуже важливим фактором є розміри та температурний режим опалювальних елементів, передбачених для використання в системі теплопостачання. Досвід показує, що найбільший ефект акумуляторів буде досягатися в так званій «низькотемпературній системі опалення». Найкраще система з тепловим акумулятором функціонуватиме в будинку з обігрівом за допомогою теплих підлог.

Слід зауважити, що теплоакумулятор у багатьох випадках для комплексних систем теплопостачання виступає не як опція, яка робить систему комфортною та економічно вигідною, а як необхідний елемент — «серце» системи. Наприклад, у Західній Європі установка буферної ємності разом з дров’яним котлом є обов’язковою вимогою. При цьому теплоакумулятор не тільки економічно вигідний, але і, завдяки повному згорянню палива, запобігає забиванню димоходу дьогтьовими осадами.

Дрова містять дуже багато різних речовин, в тому числі дьоготь, кислоти та ін., які виділяються при згорянні. Для забезпечення якісного спалювання всіх цих речовин котел повинен постійно працювати на повній потужності, а цього можна досягнути створенням системи теплопостачання з тепловими акумуляторами. Принцип регулювання потужності багатьох твердопаливних котлів орієнтований на неповне згоряння або тління палива. В звичайних котлах цю операцію виконує регулятор тяги — повітряний клапан, який відкривається ланцюжком і при певній температурі сам закривається. Таким чином, до палива не подається кисень, але воно розкалене і з нього виділяються різні леткі речовини, які би при інших умовах згоріли.

Після встановлення теплового акумулятора з піролізним котлом отримуємо 20-ти процентну економію дров.

Встановлення теплового акумулятора рекомендується планувати вже на стадії проектування будинку. В протилежному випадку бажання його змонтувати може не співпасти з технічними можливостями топкової через відсутність місця.