Аккумуляторы тепловой энергии

Значительным преимуществом водяных систем отопления является возможность использовать тепло от различных источников энергии. Комбинированные системы теплоснабжения могут включать котлы, которые работают на газе и жидком топливе, а также альтернативное источники – геотермические тепловые насосы, солнечные коллекторы, котлы, работающие на дровах, устройства для утилизации тепла.

Комбинированные системы теплоснабжения позволяют максимально эффективно использовать тепло из временно доступных источников. Очевидно, что солнечная энергия поступает только тогда, когда светит солнце, а тепло от сгорания дров или брикетов доступно только тогда, когда горит огонь. Поступление тепловой энергии от герметического теплового насоса может быть экономически выгодным исключительно в периоды действия невысоких тарифов на теплоснабжение.

Каким же образом возможно создать систему, которая объединила бы два или три таких источника тепловой энергии? Одним из вариантов может быть установка комплекта тщательно разработанных приборов управления. Эти приборы могут совместно определять приоритет источника тепла в зависимости от поточных и ожидаемых нагрузок, стоимости эксплуатации прибора и интенсивности теплоотдачи каждого прибора. Также было бы целесообразным решить вопрос предотвращения переключения между различными источниками тепла на короткие периоды.

Поскольку целесообразность определена, обратим внимание на совмещение этих приборов системой труб. Подобная система будет включать различные устройства – смешивающие клапаны, трубопроводы первого и второго контура, теплообменники и накопительные резервуары. Такой подход является сложным и одновременно дорогим.

Многие европейские производители признали необходимость комбинирования нескольких источников тепловой энергии, объединенных в единую систему. Это имеет особое значение, особенно с учетом увеличения использования возобновляемых источников энергии. В таком варианте используется один большой накопительный резервуар – аккумулятор тепловой энергии.

Каждый источник тепла на протяжении своей работы «поставляет» тепло в теплоаккумулятор. Масса воды принимает это тепло без резких перепадов температуры, что способствует защите источника тепловой энергии от переключений через короткие промежутки времени.

Аккумуляторы тепловой энергии действуют в режимах отопления помещений и нагрева воды для бытовых нужд. В общей конфигурации используется внутренний теплообменник, расположенный в нижней части резервуара, для того, чтобы получать энергию от солнечных коллекторов. Такое размещение теплообменника обеспечивает возможность работы контура коллектора при самой низкой из возможных температур с максимальной эффективностью.

Другой теплообменник, расположенный в верхней части резервуара, используется для обеспечения, в случае необходимости дополнительного нагрева от котла. Таким образом, теплообменник имеет возможность быстро повышать температуру воды в верхней части резервуара, не меняя температурного расслоения в резервуаре (например, удерживать самую теплую воду в верхней части, а самую холодную – в нижней). Источник тепловой энергии, подключенный к верхнему теплообменнику, будет работать так, чтобы поддерживать необходимую температуру горячей воды, предназначенной для бытовых нужд. Другие аккумуляторы тепловой энергии предназначены для сохранения воды для обогрева помещений в корпусе основного резервуара. Питьевая вода нагревается в небольшом внутреннем резервуаре, расположенном в верхней части основного бака. Внутренний резервуар полностью окружен горячей водой, таким образом создается достаточная поверхность для быстрой передачи тепла к питьевой воде, которая находится в резервуаре.

Другой вариант – негерметический резервуар из полипропилена, где постоянно находится вода, используемая в качестве теплоносителя. Все подсистемы подогревают эту воду или отбирают ее тепло с помощью теплообменника или внутреннего резервуара. Вода, которая постоянно находится в нем, обеспечивает самое лучшее температурное расслоение (самая теплая вода находится вверху, самая холодная – внизу).

Еще одно преимущество данной конструкции – нахождение в теплообменнике минимальных объемов воды, предназначенной для бытового использования. Обратите внимание, что небольшой объем горячей воды не означает низкой продуктивности. В резервуаре всегда достаточно теплоты, которая сразу передается через теплообменник потоку воды.