Теплоакумулятор
Теплоакумулятор — це утеплений бак із водою, який запасає тепло від котла або теплового насоса й віддає його в систему опалення, коли джерело не працює. Бак на 500 літрів при перепаді 15 °C утримує близько 8,7 кВт·год тепла: вода запасає близько 1,163 Вт·год на літр на кожен градус. Теплоакумулятор — утеплена ємність у контурі опалення, яка розділяє вироблення тепла і його споживання, щоб джерело і будинок працювали у своєму ритмі.
Поширена помилка — ставити буферну ємність «про запас на морози»: добового запасу такий об’єм не дасть. Компресор на 10 кВт віддає в систему близько 10 кВт·год за годину; якщо контури приймають лише півтори кіловат-години до розмикання термостата, машина зупиниться через дев’ять хвилин, а за добу набере 40–60 пусків замість шести-восьми.
Чому компресор не любить короткі пуски
Перші хвилини після старту компресор працює в перехідному режимі: тиски ще не вирівнялися, електронний розширювальний вентиль підбирає перегрів, частина масла ще в контурі. Корисна робота мінімальна, зношування максимальне. Наслідки тактування:
- пусковий струм навантажує обмотки та пускові конденсатори;
- масло не встигає повернутися в компресор, гірше змащуються підшипники;
- фактичний COP нижчий за паспортний: перехідний режим займає надто велику частку роботи;
- частіше спрацьовує захист від повторного пуску, і система віддає менше тепла.
Виробники нормують мінімальний час роботи (зазвичай 6–10 хвилин) і кількість пусків — не більше 3–6 на годину. Інверторні машини на межі діапазону модуляції — восени, коли потрібно 25–30 % номіналу — теж тактують, тому буфер корисний і їм, просто меншого об’єму.
Що закриває буферний бак для опалення
У системі з тепловим насосом бак вирішує чотири задачі:
- збільшує об’єм теплоносія і прибирає тактування компресора;
- гідравлічно розділяє контур джерела і контури споживачів з різними витратами;
- дає повітряним моделям запас енергії на розморожування випарника;
- дозволяє змістити нагрів на нічний тариф і підключити друге джерело тепла.
Потреба залежить від машини. Інверторний геотермальний тепловий насос Thermia Atlas з теплою підлогою часто обходиться без бака, моделям з фіксованою потужністю на кшталт Thermia Legend накопичувач зазвичай потрібен, а повітряному Thermia Athena — майже завжди, через цикли розморожування.
Коли теплоакумулятор можна не ставити
Ставити ємність «про всяк випадок» сенсу немає: вона займає місце і додає тепловтрати. Відмовитися можна, коли весь будинок опалює водяна тепла підлога без зонних клапанів і вода у стяжці вже дає інерцію. Накопичувач обов’язковий, якщо зон кілька із закривними клапанами, є фанкойли чи басейн із переривчастим відбором, планується друге джерело тепла або потужність насоса помітно більша за навантаження будівлі.
Розрахунок об’єму за циклом компресора
Рахують не запас тепла, а об’єм води, який дасть компресору відпрацювати мінімальний цикл: V = P × t × 1000 / (1,163 × ΔT), де V — літри, P — потужність у кВт, t — мінімальний час роботи в годинах, ΔT — перепад між уставками. Для машини на 10 кВт із циклом 10 хвилин і ΔT = 5 К виходить близько 290 літрів — верхня межа, коли будинок нічого не забирає.
| Потужність, кВт | За циклом (10 хв, ΔT = 5 К), л | На розморожування (5 хв), л |
|---|---|---|
| 6 | 172 | 86 |
| 8 | 229 | 115 |
| 12 | 344 | 172 |
| 16 | 459 | 229 |
Із цієї цифри віднімають воду, яка вже є в системі. Тепла підлога з трубою 16 мм і кроком 150 мм утримує близько 0,9 л на м²: на 120 м² це понад 100 літрів разом із колекторами, і буфер зменшується до символічного. У радіаторному контурі води в рази менше, тому там ємність потрібна повного розміру. Стартову потужність беруть із теплового розрахунку будинку — методику розібрано на сторінці про підбір теплового насоса для будинку.
Другий критерій — енергія на розморожування випарника
Для повітряних машин об’єм визначає не лише цикл, а й реверс. Під час розморожування насос на 3–8 хвилин перемикає холодильний контур і забирає тепло не з повітря, а з води системи. Якщо води мало, температура зворотної лінії провалюється, спрацьовує захист, і лід накопичується на ламелях. Для машини на 10 кВт при падінні на 5 °C резервують 150–250 літрів.
Температура води, з якої знімається тепло, не повинна впасти нижче 15–18 °C, а об’єм має бути гідравлічно доступним у момент реверсу — тобто стояти до змішувальних вузлів і зонних клапанів. Орієнтири з проектів:
| Конфігурація системи | Орієнтир за об’ємом | Що визначає вибір |
|---|---|---|
| Інвертор + тепла підлога, одна зона | 0–10 л на 1 кВт | вистачає об’єму контурів |
| Інвертор + радіатори або фанкойли | 10–15 л на 1 кВт | розв’язка витрат |
| Фіксована потужність | 20–25 л на 1 кВт | захист від тактування |
| Повітря-вода, розморожування | не менше 10–12 л на 1 кВт | енергія на відтайку |
| Каскад із кількох машин | за гідравлічним розрахунком | число ступенів і режим |
Із двох результатів беруть більший. Перевірте, чи проходить бак у дверний проріз і чи вистачає висоти стелі для групи безпеки.
Схеми обв’язки буферної ємності
- Послідовно на зворотній лінії. Уся витрата йде через бак: температура подачі не втрачається, розморожування має гарантований запас води. Базовий варіант для теплої підлоги і для дво- та трипатрубкових ємностей на кшталт буферного бака Thermia WT-V.
- Паралельно, як гідравлічний розділювач. Витрати джерела і споживачів незалежні. Підключення потрібне, коли контурів кілька і в кожного свій насос: підлога, радіатори, калорифер басейну. Мінус — змішування шарів і невелике зниження температури подачі.
- Комбінований бак. Буфер і накопичувач гарячої води в одному корпусі — рішення для тісної котельні; такий формат реалізовано в комбі-буфері Thermia WT-C.
Чого не варто робити: ставити ємність на подачу в низькотемпературній системі — змішування в баку змушує піднімати уставку, а кожен зайвий градус коштує близько 2–2,5 % ефективності. У будь-якій схемі важливі ізоляція не тонша за 50 мм, гільзи під датчики на різній висоті та низька швидкість потоку в патрубках, щоб не руйнувати розшарування.
Зв’язка з твердопаливним котлом
Окремий сценарій — коли той самий бак пов’язує тепловий насос і котел на дровах: насос працює в базовому режимі, котел підхоплює пікові морози, автоматика вибирає джерело за температурою в баку. Об’єм тут рахують за теплом однієї закладки палива, і він виходить помітно більшим. Як його рахувати, розібрано на сторінці про буферну ємність для твердопаливного котла.
Ціна теплоакумулятора: ізоляція та кількість патрубків
Об’єм — не єдиний фактор вартості. На суму впливають клас теплоізоляції (добові тепловтрати бака переходять у рахунок за електрику), кількість і діаметр патрубків, гільзи, вбудований змійовик і електротен, матеріал корпусу. Літраж важить менше, ніж начинка: дешевий бак із тонкою ізоляцією і двома патрубками вимагає додаткових вузлів, і економія зникає на монтажі. Ціну та наявність уточнюйте у відділі продажів.
Як купити теплоакумулятор під свою систему
Купити теплоакумулятор варто на етапі проектування: підібраний заднім числом бак часто вимагає переробки обв’язки. Для розрахунку потрібні три дані — потужність машини, мінімальний час роботи компресора з документації та об’єм води в контурах. Ємності ми підбираємо разом зі схемою обв’язки і рештою обладнання для опалення тепловим насосом.
Новітерм — офіційний дистриб’ютор шведських теплових насосів Thermia в Україні з 2007 року. Київ, вул. Академіка Туполєва, 19, оф. 39. Монтаж під ключ по Києву та області. Надішліть дані по контурах — порахуємо об’єм і схему. Телефон +380 44 229-17-79.