Буферная емкость что это
Буферная емкость. Количественное определение буферной емкости. Зона буферного действия.
Буферная ёмкость (В) выражается количеством моль-эквивалентов сильной кислоты или щелочи, которое следует добавить к одному литру буфера, чтобы сместить рН на единицу.
В = 
В – буферная ёмкость,
nЭ – количество моль-эквивалента сильной кислоты или щелочи,
рНН – начальное значение рН ( до добавления кислоты или щелочи)
рНК – конечное значение рН (после добавления кислоты или щелочи)
На практике буферная ёмкость рассчитывается по формуле:
В = 
V – объём кислоты или щелочи,
N – эквивалентная концентрация кислоты или щелочи,
Vбуф.— объём буферного раствора,
Δ рН – изменение рН.
Интервал значений рН, выше и ниже которого буферное действие прекращается, называется зоной буферного действия.
Она равна рН = рК ± 1
(Буферная ёмкость зависит от концентрации электролитов и соотношения компонентов буфера. Наибольшей буферной ёмкостью обладают растворы с большей концентрацией компонентов и соотношением компонентов, равным единице.)
Виды буферных емкостей
Например, гелиосистема производит тепловую энергию, которая используется для приготовления воды для горячего водоснабжения и частично для отопления. Однако в основном поступление солнечной энергии и ее потребления не совпадают во времени ни по количеству, ни по температурным показателям. Поэтому нужна буферная емкость. Должен быть аккумулятор тепла из которого при необходимости тепловая энергия или подготовлена горячая вода поступает к потребителю.
Классическая буферная емкость
Чтобы аккумулировать тепло, буферная емкость для отопления и ГВС должна иметь отличные теплоизоляционные характеристики. Толщина теплоизоляции обычно составляет от 5-10 см для боковых частей, или даже больше, и может достигать до 50 см в верхней части или иметь вакуумированную полость. Бак часто устанавливают на ножках, чтобы не иметь прямого контакта дна с полом. Нижняя теплоизоляция может достигать в некоторых моделях до 20 см. Толщина теплоизоляционного слоя очень зависит от применяемого изолирующего материала. Емкости класса А А + утепляются специально разработанными многослойными высокотехнологичными композитными утеплителями.
Аккумулирование тепла для ГВС
Как отмечалось выше, главной функцией теплоаккумулятора является накопление энергии от различных источников тепла (до нескольких суток) и дальнейшее распределение ее в системы отопления и водоснабжения. Это важно, когда в качестве генераторов используются источники тепла, работающих в сменном режиме по времени, мощности и температуре.
.png "emkost 1(2)")
Возможно устройство схем подключения для приготовления воды санитарного назначения. Для этого в большинстве случаев в качестве накопителя ГВС используют обычный бойлер косвенного нагрева.
Нагрев косвенного бойлера ГВС осуществляется за счет циркуляционного насоса, который прокачивает горячий теплоноситель (воду) из буферной емкости через змеевиковый теплообменник, расположенный в середине бойлера. Включение насоса происходит автоматически, в зависимости от фактической температуры горячей воды. По данной схеме, горячая вода нагревается даже тогда, когда она не используется, и остается в бойлере ГВС до момента, пока не откроется кран в системе горячего водоснабжения.
Есть альтернативный вариант приготовления горячей воды, без бойлера. Горячая вода греется в проточном режиме, проходя через теплообменник, который может быть расположен внутри буферной емкости в виде змеевика, изготовленного из нержавеющей стали (рассматривается в разделе «Комбинированные буферные емкости»). Или это может быть отдельный теплообменник пластинчатого типа, который располагается рядом с теплоаккумулирующей емкостью. При использовании проточный водонагреватель, то приготовление горячей воды происходит тогда, когда в этом есть необходимость. Благодаря тому, что вода для ГВС нагревается протоком, то нет проблемы с легионеллами (всегда греется «свежая» вода), отсутствуют дополнительные теплопотери бойлера, надо меньше места для размещения всех необходимых компонентов тепловой системы.
Буферная емкость с послойным накоплением тепла
В теплоаккумуляторе с послойным распределением обеспечено ламинарное струйное поступления теплоносителя без объемного его смешивания. Можно использовать высокотемпературный теплоноситель в верхней части для приготовления горячей воды для ГВС или для радиаторного отопления. Когда охлажденный теплоноситель попадает обратно в бак, он не смешивается напрямую с горячей средой, то есть непосредственно не охлаждает верхнюю часть емкости. Применение емкости с послойным накоплением тепла также уменьшает количество включения котла для догревания жидкости, что, в свою очередь, экономит энергию и средства, увеличивает практический ресурс котлов.
Пассивное послойное распределение
Активное послойное распределение
В случае активного послойного накопления температурное разделение осуществляется за счет системы трубопроводов, которая расположена снаружи бака с входными патрубками на разной высоте. В зависимости от температуры теплоносителя, поступающего от теплогенератора (например, гелиотермической установки), он направляется в верхнюю, среднюю или нижнюю часть емкости с помощью переключения двух- или трехходового клапана. Такие емкости меньше в диаметре и несколько выше обычных. И чем больше будет нужно температурных слоев, тем сложнее система управления для реализации данной схемы аккумулирования.
Комбинированная буферная емкость
Приготовление ГВС в комбинированной буферной емкости происходит двумя методами:
Бак в баке
Есть интересное решение от компании «Теплобак» (Украина). Они производят внутренние баки с волнообразной стенкой. Такие баки прочнее, чем обычные, кроме того, они имеют свойство самоочищения стенки внутреннего бака от накипи. Внутренний бак с несколько волнистой формой стенки имеет увеличенную площадь теплообмена, а следовательно и производительность ГВС, меньшую массу и толщину стенок при гарантированной прочности баке. Емкости типа «бак в баке» характеризуются меньшей стоимостью, чем емкости со встроенной станцией приготовления горячей воды. Однако, кроме теплового согласования работы системы, здесь надо учитывать показатели давления внутри и снаружи внутреннего бака.
С встроенным проточным теплообменником
Некоторые производители в своих емкостях устанавливает теплообменник ГВС не из гофрированной, а с гладкой нержавеющей трубы. Это дает возможность увеличить толщину стенки гладкой трубки до 1,5 мм против 0,5 мм в гофрированной трубки. К тому же на жесткой воде гофрированная труба быстрее забивается известковым осадком и грязью (поскольку имеет впадины), вследствие чего резко ухудшается производительность ГВС. Теплообменник с гофротрубы очень сложно промыть, поскольку с впадинок накипь практически невозможно удалить даже с применением химических реагентов.
Внешние станции ГВС
Для подготовки воды для ГВС используют также отдельные модули, которые монтируются на аккумулирующей емкости и имеют так называемый внешний пластинчатый паяный теплообменник. Емкости с внешним теплообменником имеют несколько большую стоимость, однако характеризуются большей производительностью. В большинстве случаев они также оснащаются автоматическим регулятором, который осуществляет управление насосом первичного контура в зависимости к расходам горячей воды.
По сравнению с традиционными системами приготовления ГВС (котёл, бойлер косвенного нагрева) буферная емкость с внешним теплообменником ГВС позволяет сэкономить место (бойлер больше не нужен), уменьшить стоимость монтажных работ (поскольку не требуется насосная группа бойлера + средства на ее монтаж), получить больше выгоды от эксплуатации основного, скажем, твердотопливного или газового котла, здесь нет необходимости бороться с легионеллой. Такие решения ГВС еще называют системой «с скоростным нагревом», имея в виду, что вода для ГВС готовится быстро и только по необходимости.
Интеллектуальные буферные емкости
Особенно это становится актуальным для модернизации тепловой системы, когда существующие подсистемы (например, газовое отопительное оборудование), хотя и не передовые, но еще вполне работоспособные, не отработали определенный им ресурс.
Емкости имеют гидравлически скоординированные компоненты для послойного сохранения тепла и теплоснабжения с подключением возобновляемых систем (солнечная энергия, твердое топливо и т.д.) и стабильные температуры послойного аккумулирования. В этом случае накоплением энергии управляет специальный контроллер, который является «центром накопления энергии», руководит всеми компонентами установки, например, котлом на твердом топливе, перезагрузкой аккумулирующей емкости, учетом энергии, программой термической дезинфекции и т.д.,
С использованием интеллектуального оборудования облегчается интеграция нескольких источников тепла (например, жидкотопливные, газовые теплогенераторы или котлы на твердом топливе) от различных производителей. Контроллер имеет различные дополнительные функции, такие как послойный учет теплоносителя в емкости, расчет и учет теплообмена, тепловой нагрузки и степени производительности котла.
Видео по «интеллектуальному» теплоаккумулятору
Выбор типа теплоаккумулирующей емкости, ее объем и функционал в каждом конкретном случае зависят от технических особенностей системы. Сейчас на рынке представлено очень много баков и аккумулирующих емкостей от отечественных и зарубежных производителей. Они имеют специальные функции и конструктивные особенности, правильное использование которых позволит значительно повысить энергоэффективность системы отопления и подготовки горячей воды.
Буферная ёмкость
Для понимания того, что такое буферная ёмкость, есть три определения. Первое – это способность накапливать, а второе – устройство, которое способно накапливать, и третье – это объём какого-либо вещества. Мы же будем говорить о буферной ёмкости как об устройстве, способном накапливать воду, а точнее, о сосуде, работающем под давлением или без него, который служит для накопления и хранения воды с определенной температурой.
Где применяются буферные ёмкости
Буферные ёмкости применяются в следующих системах:
Стоит отметить, что наша компания может изготовить для Вас буферную ёмкость по индивидуальному спецзаказу, учитывая все Ваши нужды и пожелания. После изготовления буферной ёмкости, вся продукция проходит проверку качества и контроль герметичности резервуара.
Также, кроме изготовления ёмкостей и резервуаров, мы можем осуществить поставку буферов-накопителей производства Viessmann, Buderus, De Dietrich, Vaillant, Zani, Unical.
Принцип работы буферной ёмкости
Принцип работы буферной ёмкости заключается в следующем:
Стоит отметить, что наша компания может изготовить для Вас буферную ёмкость по индивидуальному спецзаказу, учитывая все Ваши нужды и пожелания. После изготовления буферной ёмкости, вся продукция проходит проверку качества и контроль герметичности резервуара. Также, кроме изготовления ёмкостей и резервуаров, мы можем осуществить поставку буферов-накопителей производства Viessmann, Buderus, De Dietrich, Vaillant, Zani, Unical.
Плюсы буферной ёмкости
К несомненным плюсам буферной ёмкости можно отнести:
Если производительность двух насосов одинакова, в буферную ёмкость будет приходить больше горячей воды, чем уходить. Соответственно, температура воды в буферной ёмкости будет повышаться. Так и происходит аккумулирование тепла.
Единственный минус буферной ёмкости, пожалуй, заключается в её габаритах. Самая маленькая ёмкость на 500 литров имеет диаметр 600 миллиметров, поэтому под буферную ёмкость нужна специально отведённая площадь.
Виды буферных ёмкостей
Виды буферных ёмкостейВ зависимости от положения, в котором устройства будут закреплены, буферные ёмкости подразделяют на три вида:
Единственный минус буферной ёмкости, пожалуй, заключается в её габаритах. Самая маленькая ёмкость на 500 литров имеет диаметр 600 миллиметров, поэтому под буферную ёмкость нужна специально отведённая площадь.
В зависимости от материала, из которых буферные ёмкости изготовлены, различают:
Также буферные ёмкости бывают:
Как выбрать буферную емкость для твердотопливного котла
Наибольший недостаток твердотопливных котлов – их цикличность: при максимальной загрузке и горении достигается пиковая (часто избыточная) тепловая мощность, которая постоянно снижается до 0 (полное затухание) и возобновляется новой закладкой топлива. Такая цикличность не позволяет обеспечить стабильную, быстро и точно регулируемую систему отопления.
Сгладить неравномерную теплоотдачу ТТ котлов позволяет буферная емкость (она же теплоаккумулятор), накапливающая излишки тепла при пиковой работе котлоагрегата. Однако в выборе и расчете необходимого объема теплоаккумулятора есть немало нюансов.
Что из себя представляет буферная емкость для твердотопливного котла
Буферная емкость (также теплоаккумулятор) – это бак определенного объема наполненный теплоносителем, назначение которого – накапливать излишки тепловой мощности и в дальнейшем более рационально распределять их в целях отопления дома или обеспечения горячего водоснабжения (ГВС).
Для чего нужна и насколько она эффективна
Исключением являются лишь бункерные котлоагрегаты с автоматической подачей, где за счет регулярной равномерной подачи топлива, горение происходит с одинаковой теплоотдачей.
При такой цикличности, в период остывания или затухания, тепловой энергии может быть недостаточно для поддержания комфортной температуры в доме. В то же время в период пиковой тепловой мощности температура в доме гораздо выше комфортной, а часть излишнего тепла из камеры сгорания просто вылетает в дымоход, что является не самым эффективным и экономным использованием топлива.
Наглядная схема подключения буферной емкости, отображающая принцип ее работы.
Иногда буферная емкость используется и в сочетании с электрическим котлом, оправдано это при отоплении ночью: по сниженным тарифам на электроэнергию. Однако такая схема редко оправдана, поскольку для накопления за ночь достаточного для дневного обогрева количества тепла необходим бак не на 2 и даже не на 3 тыс. литров.
Устройство и принцип работы
Теплоаккумулятор – герметичный, как правило, вертикальный бак цилиндрической формы, иногда дополнительно термоизолированный. Он является посредником между котлом и отопительными приборами. Стандартные модели оснащены врезкой из 2-х пар патрубков: первая пара – подача и обратка котла (малый контур); вторая пара – подача и обратка отопительного контура, разведенного по дому. Малый контур и контур отопления не пересекаются между собой.
Принцип работы теплоаккумулятора в связке с твердотопливным котлом прост:
Если правильно подобрать объем и прочие характеристики буферной емкости для твердотопливного котла, потери тепла можно свести к минимуму, что отразится не только на экономии топлива, но и на комфорте топки. Накопленное тепло в хорошо термоизолированном теплоаккумуляторе сохраняется на протяжении 30-40 часов и более.
При чем за счет достаточного, значительно большего, чем в системе отопления, объеме, аккумулируется абсолютно все выделенное тепло (в соответствии с КПД котла ). Уже спустя 1-3 часа топки, даже при полном затухании, в распоряжении имеется полностью «заряженный» теплоаккумулятор.
Типы конструкций
| Фото | Устройство буферной емкости | Описание отличительных особенностей |
 | Стандартная, описанная ранее, буферная емкость с прямым подключением сверху и снизу. | Такие конструкции наиболее дешевые и наиболее часто применяемые. Подходят для стандартных систем отопления, где во всех контурах одинаковое максимально допустимое рабочее давление, одинаковый теплоноситель, а температура подогреваемой котлом воды не превышает максимально допустимую для радиаторов. |
 | Буферная емкость с дополнительным внутренним теплообменником (обычно в виде змеевика). | Устройство с дополнительным теплообменником необходимо при более высоком давлении малого контура, которое недопустимо для радиаторов отопления. Если дополнительный теплообменник подключается отдельной парой патрубков, можно подключить дополнительный (второй) источник тепла, например, ТТ котел + электрокотел. Также можно разделить теплоноситель (например: в дополнительном контуре вода; в системе отопления антифриз) |
 | Накопительный бак с дополнительным контуром и еще одним контуром для ГВС. Теплообменник для горячего водоснабжения изготовлен из сплавов, не нарушающих санитарные нормы и требования к воде, применяемой для приготовления пищи. | Применяется как замена двухконтурному котлу. Кроме того, имеет преимущество в виде практически мгновенной подачи горячей воды, в то время как двухконтурному котлу требуется 15-20 секунд на ее подготовку и доставку до точки потребления. |
 | Аналогичная предыдущей конструкция, однако теплообменник ГВС выполнен не в виде змеевика, а в виде отдельного внутреннего бака. | Помимо вышеописанных преимуществ, внутренний бак устраняет ограничения в производительности горячей воды. Весь объем бака ГВС может быть использован за неогрниченное одновременное потребление, после чего необходимо время на подогрев. Обычно, объема внутреннего бака хватает как минимум на купание 2-4 человек подряд. |
Любой из вышеописанных типов буферной емкости может иметь большее количество пар патрубков, что позволяет разграничить параметры системы отопления по зонам, дополнительно подключить водяной теплый пол и т.д.
Отзывы о бытовых теплоаккумуляторах для котлов: преимущества и недостатки
Как выбрать буферную емкость
Расчет минимально необходимого объема
Наиболее важным параметром, с которым стоит определиться сразу – объем емкости. Он должен быть как можно большим для максимизации эффективности, но до определенного порога, чтобы мощности котла хватало для его «заряда».
Расчет объема буферной емкости для твердотопливного котла производится по формуле:
m = Q / (k*c*Δt)
Например, для среднестатистического дома с кладкой в 2 кирпича площадью 100 м 2 теплопотери, грубо, составляют 10 кВт/час. Соответственно, необходимое количество тепла (Q) для поддержания баланса = 10 кВт. Дом отапливается котлом мощностью 14 кВт и КПД 88%, дрова в котором прогорают за 3 часа (период активности котла). Температура в трубе подачи – 85°C, а в обратке – 50°C.
Сначала нужно рассчитать необходимое к-во тепла.
Q = 14*3-10*3 = 12 кВт.
В итоге m = 12 / 0,88*1,16*(85-50) = 0,336 т = 0,336 кубометра или 336 литров. Это минимально необходимый объем буферной емкости. При такой вместимости, после прогорания закладки (3ч), теплоаккумулятор накопит и распределит далее 12 кВт тепла. Для дома из примера это более 1 дополнительного часа теплых батарей на одной закладке.
Соответственно, показатели зависят от качества топлива, чистоты теплоносителя, точности исходных данных, поэтому на практике результат может отличаться на 10-15%.
Калькулятор расчета минимально необходимой емкости теплоаккумулятора
Количество теплообменников
После подбора объема, второе, на что стоит обратить внимание – наличие теплообменников и их количество. Выбор зависит от желаний, требований к СО и схемы подключения бака. Для самой простой системы отопления достаточно пустой модели без теплообменников.
Однако если в контуре отопления планируется естественная циркуляция, нужен дополнительный теплообменник, поскольку малый контур котла может функционировать лишь при принудительной циркуляции. Давление в таком случае выше, чем в отопительном контуре с естественной циркуляцией. Для обеспечения ГВС или подключения теплых полов также потребуются дополнительные теплообменники.
Максимально допустимое давление
При выборе буферной емкости с дополнительным теплообменником, следует обратить на максимально допустимое рабочее давление, которое должно быть не ниже, чем в любом из контуров отопления. Бак моделей без теплообменников в большинстве случаев рассчитаны на внутреннее давление до 6 бар, чего более чем достаточно для среднестатистической СО.
Материал внутренней емкости
На данный момент существует 2 варианта изготовления внутреннего бака:
Некоторые производители также устанавливают в емкости дополнительные средства защиты стенок. Чаще всего это, например, магниевый аноидный стержень по центру бака, обеспечивающий защиту стенок бака и теплообменников от нарастания слоя твердых солей. Однако такие элементы нуждаются в периодической очистке.
Другие критерии выбора
После определения с основными техническими критериями, можно обратить внимание на дополнительные параметры, повышающие эффективность и комфорт от использования:
Лучшие известные производители и модели: характеристики и цены
Sunsystem PS 200
Hajdu AQ PT 500 C
Одна из лучших за свою цену моделей буферных емкостей, оснащена одним встроенным теплообменником. Объем – 500 л, допустимое давление – 3 бар. Отличный вариант для дома площадью 150-300 м 2 с большим запасом мощности твердотопливного котла. В линейке имеются модели разных объемов.
Начиная с объема 500 л модели (опционально) оснащаются слоем полиуретановой термоизоляции + кожухом из искусственной кожи. Возможна установка ТЭН. Модель известна исключительно положительными отзывами владельцев, надежностью и долговечностью. Страна-производитель: Венгрия.
S-TANK AT PRESTIGE 300
Еще одна недорогая буферная емкость объемом 300 л. По конструкции представляет из себя накопительный бак без дополнительных теплообменников с максимально допустимым рабочим давлением 6 бар. Внутренние стенки, как и в предыдущих случаях, исполнены из углеродистой стали. Главным отличием является существенный, экологически чистый слой теплоизоляции из полиэфирного материала по технологии NOFIRE, т.е. высокого класса термо- и огнестойкости. Страна-производитель: Беларусь
ACV (АЦВ) LCA 750 1 CO TP
Производительная дорогостоящая буферная емкость объемом 750 л с дополнительным трубчатым теплообменником для ГВС, предназначенная для котлов с большим запасом мощности.
Внутренние стенки покрыты защитной эмалью, имеется высококачественный 100 мм слой теплоизоляции. Внутри бака установлен магниевый анод, предотвращающий накопление слоя твердых солей (в комплекте имеется 3 запасных анода). Возможна установка ТЭН и дополнительных контрольно-измерительных приборов. Страна-производитель: Бельгия.
Цены: итоговая таблица
| Модель | Объем, л | Допустимое рабочее давление, бар | Стоимость, руб |
| Sunsystem PS 200, |
Болгария
Венгрия
Беларусь
Бельгия
Схемы обвязки и подключения
| Упрощенная наглядная схема (нажмите для увеличения) | Описание |
 | Стандартная схема подключения «пустых» буферных емкостей к твердотопливному котлу. Используется, когда в системе отопления (в обоих контурах: до бака и после) единый теплоноситель, единое допустимое рабочее давление. |
 | Схема аналогичная предыдущей, но предполагающая установку термостатического трехходового клапана. При таком обустройстве доступна регулировка температуры отопительных приборов, что позволяет еще более экономно расходовать накопленное в баке тепло. |
 | Схема подключения теплоаккумуляторов с дополнительным теплообменников. Как уже не раз упоминалось, используется в случае, когда в малом контуре предполагается использование иного теплоносителя или более высоких показателей рабочего давления. |
 | Схема организации горячего водоснабжения (при наличии в баке соответствующего теплообменника). |
 | Схема, предполагающая использование 2-х независимых друг от друга источников тепловой энергии. В примере это электрический котел. Источники подключаются в порядке убывания теплового напора (сверху-вниз). В примере сначала идет основной источник – твердотопливный котел, ниже – вспомогательный электрокотел. |
В качестве дополнительного источника тепла, например, вместо электрокотла, может использоваться трубчатый электронагреватель (ТЭН). В большинстве современных моделей уже предусмотрена его установка посредством фланцевого или муфтового крепления. Установив в соответстсвующий патрубок ТЭН можно частично заменить электрический котел или лишний раз обойтись без растопки твердотопливного котла.
Поэтому в целях безопасности, необходимо позаботиться об обеспечении работы системы по крайней мере до полного прогорания закладки. Для этого используется генератор, мощность которого подбирается в зависимости от характеристик котла и длительности горения 1 закладки топлива.