Як працює теплоакумулятор

Принцип дії теплоакумулятора базується на використанні високої теплоємності води. Наприклад, 1 літр води, що остиг на 1°C, може нагріти 1 м³ повітря на 4°C.

Задача бака акумулятора тепла зібрати і зберегти тепло для подальшого використання в системі опалення чи гарячого водопостачання. Бак теплоакумулятор використовують в системах де не збігаються піки генерації з піками теплоспоживання. Крім того, бак може бути встановлено в системі де є довготривалий нагрів джерелом малої потужності та швидке охолодження споживачем високої потужності.

Баки акумулятори тепла встановлюють:

разом з твердопаливним котлом який виробляє тепло тоді коли його розпалюють, а зібране і збережене у баці тепло можуть використовувати у продовж цілої доби.
разом з тепловим насосом для вироблення тепла в нічний час за низьким тарифом, або у теплий сонячний день та зберігання тепла до нічного або вечірнього використання.
разом з сонячним колектором для зберігання накопиченого за сонячний день тепла і подальшого вечірнього використання збереженого тепла.

Гаряча вода легша за холодну, тому у верхній частині бака завжди зберігається найгарячіша вода, а у нижній частині бака - холодніша вода.

Через це, низькотемпературні джерела енергії (тепловий насос та сонячний колектор) зазвичай приєднують до нижніх патрубків теплоакумулятора, а до верхніх - високотемпературні джерела тепла (газовий, електричний або твердопаливний котел).

Часто баки теплоакумулятори використовують у бівалентних схемах з двома джерелами тепла. В таких системах низькотемпературне джерело тепла використовують як основне, а високотемпературне як резервне та для покриття великих пікових навантажень.

На прикладі системи опалення, використання схеми з двома джерелами тепла може забезпечити режим роботи коли 60-70% часу опалювального періоду використовується лише тепло отримане від теплового насоса, а у найхолодніші дні (коли потужності теплового насоса буде недостатньо) додатково буде вмикатись газовий або твердопаливний котел. Робота подібної схеми і зображена на наведеній анімації.

Тепловий насос підключено до нижньої частини бака теплоакумулятора. Після увімкнення, тепловий насос бере холодну воду з нижнього патрубку бака і подає теплу воду у середній завантажувальний патрубок бака. Тепла вода легша за холодну, тому потрапивши у середню частину бака, тепла вода піднімається у верхню частину бака. Таким чином в середині бака створюється рух теплої води у гору, а холодної до низу.

Після того як температура у баці досягає налаштованого значення - автоматика має вимкнути тепловий насос і перевести його в режим очікування.

Теплова ізоляція бака дозволяє зберігати воду гарячою протягом декількох годин або навіть доби, тому тепло, отримане ввечері, можна використовувати протягом всієї ночі або лише вранці. На момент розбору тепла ми маємо повний бак гарячої води.

Зворотній трубопровід системи опалення підключається до нижнього патрубку бака, а подаючий - до верхнього. Автоматика що керує системою опалення заміряє температуру у середині приміщення і у разі зниження її відносно налаштованого значення - автоматика вмикає насос який завантажує у нижню частину бака холодну воду, що приводить до витиснення гарячої води з верхньої частини бака у подаючий трубопровід системи опалення.

Як тільки температура води в системі опалення досягне заданого значення - циркуляційний насос системи опалення отримає сигнал на вимкнення.

Як тільки температура води в баці впаде нижче налаштованого значення, - тепловий насос отримає сигнал на увімкнення.

У разі якщо потужності теплового насоса недостатньо для нагріву бака до необхідної температури - автоматика увімкне газовий котел.

Час роботи системи опалення на акумульованому теплі залежить від потужності системи та об'єму бака. Тому при виборі теплоакумулятора слід визначити, яка з умов має найбільший пріоритет: забезпечити теплом систему заданої потужності протягом заданого часу, або забезпечити акумулювання тепла від джерела певної потужності протягом певного часу.