Теплоаккумулятор своими руками – как сделать буферную емкость
Зачастую домовладельцы не в состоянии купить современное отопительное оборудование, поэтому ищут альтернативные решения. Взять хотя бы буферную емкость (иначе – тепловой аккумулятор), незаменимую вещь для систем отопления с твердотопливным котлом. Накопительный бак объемом 500 л стоит примерно 600—700 у. е., цена тысячелитровой бочки достигает 1000 у. е. Если же сделать теплоаккумулятор своими руками, а потом установить резервуар в котельной самостоятельно, удастся сэкономить половину указанной суммы. Наша задача – рассказать о способах изготовления.
Где применяется аккумулятор тепла и как он устроен
Накопитель тепловой энергии — это не что иное, как утепленный железный бак с патрубками для подключения магистралей водяного отопления. Буферная емкость выполняет 2 функции: накапливает избытки теплоты и обогревает дом в периоды, когда котел бездействует. Теплоаккумулятор замещает отопительный агрегат в 2 случаях:
- При обогреве жилища печью с водяным контуром либо котлом, сжигающим твердое топливо. Накопительная емкость работает для отопления ночью, после прогорания дров или угля. Благодаря этому домовладелец спокойно отдыхает, а не бегает в котельную. Это комфортно.
- Когда источником тепла служит электрокотел, а учет потребления электричества ведется многотарифным счетчиком. Энергия по ночному тарифу обходится вдвое дешевле, поэтому днем работу системы отопления полностью обеспечивает тепловой аккумулятор. Это экономично.
Важный момент. Бак — аккумулятор горячей воды повышает эффективность твердотопливного котла. Ведь максимальный КПД теплогенератора достигается при интенсивном горении, которое невозможно постоянно поддерживать без буферной емкости, поглощающей излишки теплоты. Чем эффективнее сжигаются дрова, тем меньше их расход. Это касается и газового котла, чей КПД снижается в режимах слабого горения.
Аккумуляторный бак, заполненный теплоносителем, действует по простому принципу. Пока обогревом помещений занимается теплогенератор, вода в емкости нагревается до максимальной температуры 80—90 °С (теплоаккумулятор заряжается). После отключения котла к радиаторам начинает подаваться горячий теплоноситель из накопительного бака, обеспечивающего отопление дома в течение определенного времени (тепловая батарея разряжается). Длительность работы зависит от объема резервуара и температуры воздуха на улице.
Как устроен аккумулятор тепла заводского изготовленияПростейшая аккумулирующая емкость для воды заводского изготовления, показанная на схеме, состоит из таких элементов:
- основной резервуар цилиндрической формы, сделанный из углеродистой либо нержавеющей стали;
- теплоизоляционный слой толщиной 50—100 мм в зависимости от применяемого утеплителя;
- внешняя обшивка – тонкий окрашенный металл или полимерный чехол;
- присоединительные штуцера, врезанные в основную емкость;
- погружные гильзы для установки термометра и манометра.
Примечание. Более дорогие модели аккумуляторов тепла для систем отопления дополнительно снабжаются змеевиками для ГВС и подогрева от солнечных коллекторов. Другая полезная опция – встроенный в верхнюю зону бака блок электрических ТЭНов.
Изготовление накопителей тепла в заводских условиях
Если вы всерьез озаботились установкой теплоаккумулятора и решили его сделать своими силами, то для начала стоит ознакомиться с заводской технологией сборки.
Резка на плазменном аппарате заготовок для крышки и днаПовторить технологический процесс в условиях домашней мастерской нереально, но некоторые приемы вам пригодятся. На предприятии бак–аккумулятор горячей воды делается в виде цилиндра с полусферическим дном и крышкой в таком порядке:
- Листовой металл толщиной 3 мм подается на аппарат плазменной резки, где из него получают заготовки торцевых крышек, корпуса, люка и подставки.
- На токарном станке изготавливаются основные штуцера диаметром 40 или 50 мм (резьба 1.5 и 2”) и погружные гильзы для приборов контроля. Там же вытачивается большой фланец для ревизионного люка размером около 20 см. К последнему приваривается патрубок для врезки в корпус.
- Заготовка корпуса (так называемая обечайка) в виде листа с отверстиями под штуцеры направляется на вальцы, изгибающие ее под определенным радиусом. Чтобы получить цилиндрическую емкость для воды, остается лишь сварить торцы заготовки встык.
- Из металлических плоских кругов гидравлический пресс штампует полусферические крышки.
- Следующая операция – сварочные работы. Порядок такой: сначала на прихватках варится корпус, потом к нему прихватываются крышки, затем идет сплошная проварка всех швов. В конце присоединяются штуцеры и ревизионный люк.
- Готовый накопительный бак сваривается с подставкой, после чего проходит 2 проверки на проницаемость – воздушную и гидравлическую. Последняя производится давлением 8 Бар, испытание длится 24 часа.
- Испытанный резервуар окрашивается и утепляется базальтовым волокном толщиной не менее 50 мм. Сверху емкость обшивается тонколистовой сталью с полимерным цветным покрытием либо закрывается плотным чехлом.
Вместо облицовки производители зачастую применяют специальный чехол (можно выбрать цвет)Справка. Для утепления бака производители используют разные материалы. К примеру, теплоаккумуляторы «Прометей» российского производства изолированы пенополиуретаном.
Большинство заводских аккумуляторов тепла рассчитаны на максимальное давление 6 Бар при температуре теплоносителя в системе отопления 90 °С. Это значение вдвое превышает порог срабатывания предохранительного клапана, устанавливаемого на группу безопасности твердотопливных и газовых котлов (предел — 3 Бар). Детально производственный процесс показан на видео:
Изготавливаем тепловую батарею самостоятельно
Вы решили, что без буферной емкости обойтись не сможете и хотите ее сделать своими руками. Тогда готовьтесь пройти 5 этапов:
- Расчет объема теплоаккумулятора.
- Выбор подходящей конструкции.
- Подбор и заготовка материалов.
- Сборка и проверка герметичности.
- Монтаж резервуара и подключение к системе водяного отопления.
Совет. Перед тем как посчитать объем бочки, подумайте, сколько места в котельной вы сможете под нее выделить (по площади и высоте). Четко определитесь, как долго водяной теплоаккумулятор должен замещать бездействующий котел, а уж потом приступайте к выполнению первого этапа.
Как рассчитать объем бака
Существует 2 способа расчета вместительности накопительного резервуара:
- упрощенный, предлагаемый производителями;
- точный, выполняемый по формуле теплоемкости воды.
Суть укрупненного расчета проста: под каждый кВт мощности котельной установки в баке выделяется объем, равный 25 л воды. Пример: если производительность теплогенератора составляет 25 кВт, то минимальная вместительность теплоаккумулятора выйдет 25 х 25 = 625 л или 0.625 м³. Теперь вспомните, сколько места выделено в котельной и подгоняйте полученный объем под реальные размеры помещения.
Справка. Желающие сварить самодельный теплоаккумулятор нередко задаются вопросом, как посчитать объем круглой бочки. Здесь стоит напомнить формулу расчета площади круга: S = ¼πD². Подставьте в нее диаметр цилиндрического резервуара (D), а полученный результат умножьте на высоту емкости.
Вы получите более точные размеры теплового аккумулятора, если воспользуетесь вторым способом. Ведь упрощенное вычисление не покажет, на сколько времени хватит рассчитанного количества теплоносителя при самых неблагоприятных погодных условиях. Предлагаемая методика как раз и пляшет от показателей, которые нужны вам и основывается на формуле:
m = Q / 1.163 х Δt
Здесь:
- Q – количество тепла, которое нужно накопить в аккумуляторе, кВт•ч;
- m – расчетная масса теплоносителя в баке, тонн;
- Δt – разность температур воды в начале и в конце нагрева;
- 1.163 Вт•ч/кг•°С — это справочная теплоемкость воды.
Дальше поясним на примере. Возьмем стандартный дом 100 м² со средним теплопотреблением 10 кВт, где котел должен простаивать 10 часов в сутки. Тогда в бочке необходимо аккумулировать 10 х 10 = 100 кВт•ч энергии. Начальная температура воды в отопительной сети – 20 °С, нагрев происходит до 90 °С. Считаем массу теплоносителя:
m = 100 / 1.163 х (90 — 20) = 1.22 тонны, что приблизительно равно 1.25м³.
Обратите внимание, что тепловая нагрузка 10 кВт взята приблизительно, в утепленном здании площадью 100 м² теплопотери будут меньше. Момент второй: столько тепла необходимо в наиболее холодные дни, каковых бывает 5 на всю зиму. То есть, теплоаккумулятора на 1000 л хватит с большим запасом, а с учетом сезонного перепада температур можно спокойно уложиться в 750 л.
Отсюда вывод: в формулу нужно подставлять среднее теплопотребление за холодный период, равное половине от максимального:
m = 50 / 1.163 х (90 — 20) = 0.61 тонны или 0.65 м³.
Примечание. Если вы посчитаете объем бочки по среднему расходу теплоты, при крепких морозах его не хватит на расчетный промежуток времени (в нашем примере – 10 часов). Зато сэкономите деньги и место в помещении топочной. Больше информации по ведению расчетов представлено в другой нашей публикации.
О конструкции емкости
Чтобы самостоятельно изготовить аккумулятор тепла, вам придется победить одного коварного врага – давление, оказываемое жидкостью на стенки сосуда. Думаете, почему заводские резервуары сделаны цилиндрическими, а дно с крышкой – полусферическими? Да потому что такая емкость способна противостоять давлению горячей воды без дополнительного усиления.
С другой стороны, мало у кого найдется техническая возможность отформовать металл на вальцах, не говоря уже о вытяжке полукруглых деталей. Предлагаем следующие способы решения вопроса:
- Заказать круглый внутренний бак на металлообрабатывающем предприятии, а работы по утеплению и окончательному монтажу провести самостоятельно. Это все равно обойдется дешевле, нежели купить теплоаккумулятор заводской сборки.
- Взять готовый цилиндрический бак и на его базе делать буферную емкость. Где брать подобные резервуары, мы подскажем в следующем разделе.
- Сварить прямоугольный аккумулятор тепла из листового железа и усилить его стенки.
Совет. В закрытой системе отопления с твердотопливным котлом, где избыточное давление может подскочить до 3 Бар и выше, настоятельно рекомендуется применять теплоаккумулятор цилиндрической формы.
В открытой системе отопления с нулевым напором воды можно использовать прямоугольный бак. Но не забывайте о гидростатическом давлении теплоносителя на стенки, к нему прибавьте высоту столба воды от емкости до расширительного бачка, установленного в высшей точке. Вот почему следует усиливать плоские стенки самодельного теплоаккумулятора, как показано на чертеже емкости вместительностью 500 л.
Прямоугольная накопительная емкость, усиленная должным образом, может применяться и в закрытой системе отопления. Но при аварийном скачке давления от перегрева ТТ-котла резервуар даст течь с вероятностью 90%, хотя под слоем утеплителя вы можете не заметить мелкую трещину. Как выпирает не укрепленный металл сосуда при заполнении водой, смотрите на видео:
Справка. Бессмысленно наваривать прямо на стенки жесткости из уголков, швеллеров и другого металлопроката. Практика показывает, что уголки малого сечения сила давления изгибает вместе со стенкой, а большие отрывает по краям.
Делать снаружи мощный каркас – нецелесообразно, слишком большой расход материалов. Компромиссный вариант – внутренние распорки, изображенные на чертеже самодельного теплоаккумулятора.
Чертеж аккумулятора тепла на 500 л – вид сверху (поперечный разрез)Подбор материалов для резервуара
Вы сильно облегчите себе задачу, если найдете готовый цилиндрический бак, изначально рассчитанный на давление 3–6 Бар. Какие емкости можно использовать:
- баллоны из-под пропана разной вместительности;
- списанные технологические резервуары, например, ресиверы от промышленных компрессоров;
- ресиверы от железнодорожных вагонов;
- старые железные бойлеры;
- внутренние баки емкостей для хранения жидкого азота, выполненные из нержавейки.
Примечание. В крайнем случае сгодится стальная труба подходящего диаметра. К ней можно приварить плоские крышки, которые придется усилить внутренними растяжками.
Для сваривания квадратного резервуара возьмите листовой металл толщиной 3 мм, больше не надо. Жесткости сделайте из круглых труб Ø15—20 мм либо профилей 20 х 20 мм. Размер штуцеров выбирайте по диаметру выходных патрубков котла, а для облицовки купите тонкую сталь (0.3—0.5 мм) с порошковой покраской.
Отдельный вопрос – чем утеплить теплоаккумулятор, сваренный своими руками. Лучший вариант – базальтовая вата в рулонах плотностью до 60 кг/м³ и толщиной 60—80 мм. Полимеры типа пенопласта или экструдированного пенополистирола применять не стоит. Причина – мыши, которые любят тепло и осенью могут запросто поселиться под обшивкой вашей накопительной емкости. В отличие от полимерных утеплителей, базальтовое волокно они не грызут.
Не стройте иллюзий по поводу экструдированного пенополистирола, грызуны его тоже едятТеперь укажем другие варианты готовых сосудов, которые применять для аккумуляторов тепла не рекомендуется:
- Импровизированный бак из еврокуба. Подобные пластиковые емкости рассчитаны на максимальную температуру содержимого 70 °С, а нам нужно 90 °С.
- Теплоаккумулятор из железной бочки. Противопоказания – тонкий металл и плоские крышки резервуара. Чем усиливать такую бочку, проще взять хорошую стальную трубу.
Сборка прямоугольного теплоаккумулятора
Хотим предупредить сразу: если вы посредственно владеете сваркой, то изготовление бака лучше закажите на стороне по вашим чертежам. Качество и герметичность швов имеет огромное значение, при малейшей неплотности аккумулирующая емкость потечет.
Сначала бак собирается на прихватках, а потом проваривается сплошным швомДля хорошего сварщика здесь проблем не будет, надо лишь усвоить порядок выполнения операций:
- Вырежьте из металла заготовки по размерам и сварите корпус без дна и крышки на прихватках. Для фиксации листов используйте струбцины и угольник.
- Прорежьте в боковых стенках отверстия под жесткости. Вставьте внутрь заготовленные трубы и обварите их торцы снаружи.
- Прихватите к баку дно с крышкой. Вырежьте в них отверстия и повторите операцию с установкой внутренних растяжек.
- Когда все противоположные стенки емкости надежно связаны друг с другом, начинайте сплошную проварку всех швов.
- Установите снизу резервуара опоры из отрезков трубы.
- Врежьте штуцеры, отступив от дна и крышки на менее 10 см, как показано на ниже на фото.
- Приварите к стенкам металлические скобки, которые послужат кронштейнами для крепления теплоизоляционного материала и обшивки.
Стальные скобки (клипсы) привариваются к корпусу для крепления утеплителя и обшивкиСовет по монтажу внутренних распорок. Чтобы стенки теплоаккумулятора эффективно сопротивлялись изгибанию и не оборвались по сварке, выпустите концы растяжек наружу на 50 мм. Затем дополнительно приварите к ним ребра жесткости из стального листа или полосы. О внешнем виде не волнуйтесь, торцы труб потом скроются под облицовкой.
Несколько слов о том, как утеплить теплоаккумулятор. Сначала проверьте его на герметичность, наполнив водой либо смазав все швы керосином. Теплоизоляция выполняется достаточно просто:
- зачистите и обезжирьте все поверхности, нанесите на них грунтовку и краску с целью защиты от коррозии;
- оберните бак утеплителем, не сдавливая его, а после закрепите с помощью шнура;
- нарежьте облицовочный металл, сделайте в нем отверстия под патрубки;
- прикрутите обшивку к кронштейнам саморезами.
Листы облицовки прикручивайте так, чтобы они были связаны между собой крепежом. На этом изготовление самодельного теплоаккумулятора для открытой системы отопления закончено.
Установка и подключение резервуара к отоплению
Если объем вашего теплоаккумулятора превышает 500 л, то ставить его на бетонный пол нежелательно, лучше устроить отдельный фундамент. Для этого демонтируйте стяжку и выкопайте яму до плотного слоя грунта. Потом засыпьте ее битым камнем (бутом), уплотните и заполните жидкой глиной. Сверху залейте железобетонную плиту толщиной 150 мм в деревянной опалубке.
Схема устройства фундамента под аккумуляторный бакПравильная работа теплового аккумулятора построена на горизонтальном движении горячего и охлажденного потока внутри резервуара, когда батарея «заряжается», и вертикальном течении воды во время «разряда». Чтобы организовать такую работу батареи, нужно выполнить следующие мероприятия:
- контур твердотопливного или другого котла подключается к накопительному баку для воды через циркуляционный насос;
- отопительная система снабжается теплоносителем с помощью отдельного насоса и смесительного узла с трехходовым клапаном, позволяющим отбирать из аккумулятора необходимое количество воды;
- насос, установленный в котловом контуре, по производительности не должен уступать агрегату, подающему теплоноситель к отопительным приборам.
Стандартная схема подключения теплоаккумулятора с ТТ-котлом представлена выше на рисунке. Балансировочный вентиль на обратке служит для регулирования потока теплоносителя по температуре воды на входе и выходе емкости. Как правильно производится обвязка и настройка, расскажет наш эксперт Владимир Сухоруков в своем видеоматериале:
Справка. Если вы проживаете в столице РФ или Подмосковье, то по вопросу подключения любых теплоаккумуляторов можете проконсультироваться лично с Владимиром, воспользовавшись контактными данными на его официальном сайте.
Бюджетный аккумулирующий бак из баллонов
Тем домовладельцам, у кого площадь котельной сильно ограничена, мы предлагаем сделать цилиндрический теплоаккумулятор из баллонов от пропана.
Самодельный накопитель тепла в паре с ТТ-котломКонструкция на 100 л, разработанная другим нашим мастером — экспертом Виталием Дашко, призвана выполнять 3 функции:
- разгружать твердотопливный котел при перегреве, воспринимая излишки теплоты;
- нагревать воду для хозяйственных нужд;
- обеспечивать обогрев дома в течение 1—2 часов в случае затухания ТТ-котла.
Так выглядит без облицовки резервуар, сделанный из баллоновПримечание. Длительность автономной работы теплоаккумулятора невелика из-за малого объема. Зато он поместится в любое помещение топочной и сможет отводить тепло от котла после отключения электричества, поскольку присоединен напрямую, без насоса.
Для сборки накопительного бака вам потребуется:
- 2 стандартных баллона из-под пропана;
- не менее 10 м медной трубки Ø12 мм либо нержавеющей гофры такого же диаметра;
- штуцеры и гильзы для термометров;
- утеплитель – базальтовая вата;
- крашеный металл для обшивки.
От баллонов нужно открутить вентили и отрезать крышки болгаркой, наполнив их водой во избежание взрыва остатков газа. Медную трубку аккуратно изгибаем в змеевик вокруг другой трубы подходящего диаметра. Дальше действуем так:
- Пользуясь представленным чертежом, просверлите отверстия в будущем теплоаккумуляторе под патрубки и гильзы для термометров.
- Закрепите сваркой внутри баллонов несколько металлических скоб для монтажа теплообменника ГВС.
- Поставьте баллоны один на другой и сварите между собой.
- Установите внутрь получившегося бака змеевик, выпустив концы трубки через отверстия. Для уплотнения этих мест используйте сальниковую набивку.
- Приделайте дно и крышку.
- В крышку врежьте штуцер для сброса воздуха, в дно – патрубок сливного крана.
- Приварите кронштейны для крепления обшивки. Сделайте их разной длины, чтобы готовое изделие имело прямоугольную форму. Сгибать облицовку полукругом будет неудобно, да и выйдет не эстетично.
- Сделайте утепление резервуара и прикрутите обшивку саморезами.
Особенность конструкции данного теплоаккумулятора заключается в том, что он соединяется с твердотопливным котлом напрямую, без циркуляционного насоса. Поэтому для стыковки применяются стальные трубы Ø50 мм, проложенные с уклоном, теплоноситель циркулирует самотеком. Для подачи воды к радиаторам отопления после буферной емкости устанавливается насос + трехходовой смесительный клапан.
Заключение
На многих интернет-ресурсах встречается утверждение, что изготовить теплоаккумулятор своими руками – плевое дело. Если вы изучите наш материал, то поймете, что подобные высказывания далеки от реальности, на самом деле вопрос довольно сложный и серьезный. Нельзя просто взять бочку и приладить ее к твердотопливному котлу. Отсюда совет: хорошенько продумайте все нюансы, прежде чем приступать к работе. А без квалификации сварщика за буферную емкость не стоит и браться, лучше ее заказать в специализированной мастерской.
монтаж своими руками (чертёж), схема подключения
Хозяева домов в частном секторе часто сталкиваются с проблемами эффективности автономного отопления. Один из современных способов рационального их решения – монтаж в своем жилище буферной ёмкости. Она способна равномерно распределять тепло по комнатам и экономить деньги и время на обслуживание. Поставить ёмкость собственными руками несложно. В статье собраны советы специалистов по составлению чертежа и подробной схемы, рекомендации по подключению.Принцип работы и виды буферной ёмкости
Если вы когда-либо видели термос, то поймёте и принцип работы буферной ёмкости. Её еще называют аккумулирующей или тепловым аккумулятором. С виду это бак цилиндрической формы. Стенки внутри него заизолированы поролоном или другим материалом. Это своеобразный посредник, который хранит тепло и равномерно распределяет его по отопительной системе. Это полезно и выгодно по таким причинам:
- Если тепло в доме генерирует твердотопливный котел, управлять мощностью которого очень сложно. С помощью буферной ёмкости вы сможете уменьшить разогрев радиаторов, например, в теплые дни.
- Для твердотопливного котла исчезает необходимость подкидывать дрова в ночное время.
- Если у вас дифференцированный тариф на оплату электроэнергии (днём – дороже, ночью – дешевле), электрокотел можно включать только ночью, а днём отапливаться накопленным теплом.
Тепловой аккумулятор
- Использование ёмкости уменьшит выделения вредных веществ в атмосферу вашего дома (при использовании твердотопливного котла).
- Экономия топлива.
- Дополнительная защита от перегрева для любого котла.
- Увеличение теплоотдачи котла и срока его эксплуатации.
Внимание! Есть у буферной ёмкости и минусы. Например, при своих габаритах она должна располагаться рядом с котлом. К тому же современный аккумулирующий бак стоит недешево, чтобы окупить его потребуется не менее 2-х лет.
Виды и строение теплоаккумуляторов
Ёмкости различают по материалу, который применяется как термоаккумулирующий:
- твердотельные;
- паровые;
- а также термохимические;
- жидкостные;
- с добавочным нагревом.
Вверху бака расположены пара штуцеров (патрубков), предназначенные для совмещения с котлом и всей системой, а также клапаном-предохранителем для спуска лишнего воздуха, если давление в глубине повысится. Внизу есть кран, через который можно спустить воду. Также производитель иногда размещает тут фланцы для монтажа датчика давления и температуры.
Внимание! Ёмкость работает за счет разности давления воды, создаваемой насосом. Встроенный тепловой аккумулятор в разы увеличивает инерционность всей отопительной системы.
Как правильно рассчитать объем
Перед покупкой следует вычислить объем бака, который сможет обеспечить рациональный обогрев вашего дома. Если буферную ёмкость вы монтируете вместе с системой отопления, то для начала соберите данные:
- Площадь дома.
- Тепловые потери при различных значениях температуры воздуха (кВт/ч).
- Объем воды, которая проходит по системе за 1 ч при минимальном значении температуры.
- Чтобы использовать ёмкость в периоды отключения котла, посчитайте, на сколько часов максимально вы собираетесь его выключать. Полученное число умножьте на величину из пункта 3.
Если система отопления установлена, тогда рассчитать объем бака легче. В таком случае вы опытным путём можете установить количество воды и временной отрезок между топками в самые холодные периоды (в случае с твердотопливным котлом). Чтобы из этих данных получить подходящий размер ёмкости, просто их перемножьте. Для дома площадью около 200 кв. м, как правило, используется котел мощностью 25-32 кВт. Из описанной формулы объем теплоаккумулятора должен составить 1 тыс. л. Именно такой расход нагретой жидкости в системе нужен при температуре -25 C, хотя в более тёплые дни вам понадобится меньше.
Совет. Не нужно увеличивать объем и покупать бак «с запасом», предполагая, что система может работать некорректно или температура опустится ниже заданного вами минимума. Даже если в вашей местности наступят чересчур сильные морозы, вы всегда можете пустить котел в обход ёмкости.
Покупка буферной ёмкости: что проверить в магазине
Теплоаккумулятор – не сложный для понимания механизм. Однако в заводском баке немало разных нюансов, которые производитель предусмотрел для повышения функциональности. При покупке обратите внимание на такие важные особенности ёмкости:
- На какой максимум давления жидкости в системе отопления рассчитаны стенки.
- Какова наибольшая потенциальная температура воды для неё.
- Из чего она изготовлена. Лучший материал – мягкая углеродистая сталь. Она должна быть покрыта «нержавейкой» или другим непромокаемым слоем.
- Имеет ли она изоляцию. Полезное свойство, но не обязательное.
Хороший бак разделен на несколько секций. В них собирается вода разной температуры. Эта опция и позволяет ёмкости равномерно распределять тёплую воду по системе отопления. Она может быть снабжена вспомогательными полезными приспособлениями:
- электронагреватель;
- теплообменники для подсоединения к разным источниками или горячей воде;
- резиновые фланцы.
Совет. Выбирайте только тот котел, который подойдёт по размерам вашей комнаты. Как правило, производители предлагают широкую линейку моделей, объемом от 300 л до 5 тыс. л. Обязательно проверяйте наличие всех сертификатов.
А вот самостоятельно изготавливать буферную ёмкость специалисты не советуют. Вам, как минимум, придётся проводить сварку металла толщиной в 5 мм и вырезать бак в форме сферы (технологическая необходимость для корректной работы). А ещё заводские ёмкости оборудованы змеевиками, которые затем подключаются к водоснабжению и горячей воде. Сделать их своими руками крайне сложно. Купленный бак может быть даже экономичнее по стоимости и временным затратам и, конечно, более надежным.
Подключение буферной емкостиКак подключить буферную ёмкость
Главное правило при подключении аккумулятора тепла – он должен быть вмонтирован в систему параллельно котлу. С помощью верхних патрубков следует включить бак в систему. Один из штуцеров внизу котла следует соединить с самим котлом – на эту обратную магистраль монтируется циркуляционный насос. Второй нижний патрубок крепится к обратной магистрали отопительной системы, на которой также обустроен насос. Кроме того, система допускает наличие двух теплообменников:
Схема подключения буферной емкости- вверху бака, для поступления горячей воды;
- вверху или снизу для подсоединения к добавочным источникам тепла.
Совет. Нередко бывает, что бак рассчитанного вами объёма попросту не помещается в доме. Тогда следует посчитать его объем, снижая до минимального показателя объём циркулирующей в системе воды. Размер бака тоже уменьшится, а вам просто придётся чаще топить котел.
Буферная ёмкость – очень полезное усовершенствование автономной отопительной системы, новый шаг к созданию энергоэффективного жилища. Наибольшая выгода ждёт хозяина: топить котел нужно меньше, времени на другие дела больше, а в доме не будет перепадов температуры.
Тепловой аккумулятор: видео
Буферная емкость для отопления: фото
устройство, принцип работы, сборка теплонакопителя для твердотопливного котла
Некоторые элементы обвязки обогревателей в частном доме возможно изготовить самостоятельно. Так, сделанная своими руками буферная емкость для твердотопливного котла позволит обеспечить бесперебойную и эффективную работу системы отопления.
Этот резервуар называют еще теплоаккумулятором или накопителем, так как он способен накапливать тепловую энергию и отдавать ее в систему, даже когда котел не работает на полную мощность.
Устройство теплового агрегата
В настоящее время тепловой аккумулятор представляет собой довольно сложную конструкцию. Более простой агрегат по своему устройству напоминает термос. В его конструкцию входят следующие элементы:
- внутренний бак;
- внешняя обшивка;
- утеплитель.
Внутренний бак имеет четыре патрубка: два соединяют с твердотопливным котлом, два — с контуром системы отопления. В верхней части резервуара устанавливают предохранительный клапан для сброса лишнего давления.
В низшей точке бака находится кран для слива жидкости. В схему обвязки встроены два циркулирующих насоса, которые осуществляют движение теплоносителя под определенным давлением.
В общей схеме системы отопления агрегат занимает место непосредственно между котлом и радиаторами.
Если он отсутствует, то для того чтобы процесс проходил равномерно, необходимо постоянно подкладывать дрова в топку. Иногда эту процедуру невозможно выполнить вследствие конструктивных особенностей котлов.
Принцип действия
Принцип работы буферной емкости можно сравнить с действием автомобильного аккумулятора. Пока двигатель работает, генератор вращается и вырабатывает электрический ток, который накапливается в автомобильной батарее.
Как только мотор глушат, снабжение электрооборудования электрическим током обеспечивает аккумулятор. Так и в этом случае, когда разжигают твердое топливо в котле, охлажденная жидкость из резервуара насосом подается в обогреватель, где она нагревается.
Поступающий в буферную емкость горячий теплоноситель поднимается в верхнюю часть, так как он легче холодной жидкости. Сначала движение воды в системе осуществляется по малому кругу: между котлом и тепловым аккумулятором.
Когда теплоноситель в емкости нагреется, он начинает поступать по трубопроводам к батареям. Затем остывшая жидкость по обратным трубопроводам попадает в нижнюю часть буферного бака.
Одним из недостатков такой конструкции является длительный начальный период прогрева теплоносителя. Иногда он может занимать от 2 до 4 часов. Но все же у этого устройства немало положительных свойств, а именно:
- экономия топлива;
- простота конструкции, что позволяет сделать теплоаккумулятор своими руками;
- повышение коэффициента полезного действия твердотопливного котла;
- легкое обслуживание оборудования;
- защита элементов системы отопления от перегрева.
В основу работы теплоаккумулятора заложена высокая теплопроводность жидкости. Например, при остывании 1 л воды на 1° C позволяет нагреть 1 м³ воздуха в помещении на 4° C.
Поэтому если в определенный момент передать тепловую энергию некоторому объему воды, то затем его хватит для обогрева жилища в течение длительного времени.
Расчет объема бака
Прежде чем приступить к изготовлению теплонакопителя для отопления своими руками, необходимо рассчитать примерный объем будущего агрегата. Сначала следует узнать приблизительную мощность теплоотдачи емкости, учитывая, что для обогрева в зимний период 10 м² помещения расходуется 1 кВт мощности.
То есть для отопления большого загородного дома площадью 200 м² потребуется 20 кВт тепловой энергии, но для расчета принимают средний показатель — 10 кВт. При этом максимальная температура теплоносителя берется равной 90° C, а минимальная — 50° C.
Время действия буферного бака без участия котла составляет 8 часов. В дальнейшем, проведя расчет по формуле m=Q/c (tmax-tmin), можно узнать количество воды, поступающее в бак. В формуле следующие обозначения:
- Q — расход тепловой энергии;
- c — удельная теплоемкость воды;
- (tmax-tmin) — разница между максимальной и минимальной температурами.
После расчета получится 1718 кг воды, то есть примерный объем будет равен 1,8 м³. Объем резервуара можно определить и по каталогу заводских видов теплоаккумуляторов, сравнив их технические характеристики, которые могут подойти к требуемой площади помещения.
Самостоятельное изготовление
Чтобы проще изготовить теплоаккумулятор для котлов отопления своими руками, лучше всего выбрать прямоугольную форму конструкции. Для этого подойдут детали из листовой гофрированной стали, так как они обладают повышенной жесткостью.
Обязательно присутствие сварочного аппарата, так как все основные сборочные работы проводят при помощи этого агрегата. Кроме листов стали, понадобится металлический уголок для установки распорок.
Дело в том, что конструкция будет работать под давлением, поэтому ее следует усилить. Сначала сваривают внутреннюю емкость, расперев уголками противоположные стенки. Затем собирают наружный корпус, который по размерам будет немного больше, чтобы хватило места для установки утеплителя.
Одну сторону кожуха не закрывают, через нее вставляют внутреннюю емкость. Затем вваривают патрубки в рабочий бак для подключения системы отопления, предохранительного клапана, сливного крана, а пустоты между ним и кожухом заполняют утеплителем.
Для этого подойдет минеральная вата или монтажная пена. Далее приваривают стенку кожуха и подключают теплоаккумулятор к системе отопления. Не стоит забывать после сварки конструкций проверить их на герметичность.
Подключение буферной емкости и ее использование
Буферная емкость позволяет накапливать много тепловой энергии, в большом объеме нагретого теплоносителя. Затем отдавать ее в систему отопления дома постепенно, с помощью особенной обвязки. Использовать твердотопливный котел с буферной емкостью значительно удобней, комфортно.
Можно топить редко и помногу.
Фактически, буферная емкость с обычным твердотопливным котлом сейчас конкурирует с пеллетным автоматизированным котлом, или с различными модификациями твердотопливного котла на большую загрузку (т.н. длительного горения).
Какие имеются плюсы и минусы, в чем недостатки вариантов – далее…
В чем же особенность применения теплоаккумулятора и как его подключить правильно, чтобы использование было комфортным и безаварийным?
Схема подключения (обвязки) буферной емкости с твердотопливным котлом
На схеме твердотопливный котел и буферная емкость.
Схема упрощенная, не указаны краны, термометры, манометры и др.
Применены два трехходовых клапана.
Первый клапан включен в контур котла. Он предохраняет котел от низкой температуры теплоносителя (от работы ниже точки росы и увлажнения…). Клапан обязателен, так как с буферной емкостью работа кола в неблагоприятном «холодном» режиме продолжительная.
В данной схеме применяется смесительный клапан (смешивает жидкости). Направление движения жидкости по байпасу указано стрелкой.
Клапан управляется термоголовкой, датчик которой расположен на обратке котла.
Клапаном поддерживается температура на обратке котла больше чем 60 градусов.
Второй клапан находится в контуре радиаторов. Он поддерживает температуру в радиаторах по желанию пользователя. Часть обратки от радиаторов через клапан может направляться на подачу.
Здесь применяется разделительный клапан (разделяет потоки). Направление движения жидкости через байпас указано стрелкой. Датчик термоголовки радиатора размещается на подаче на входе в радиаторную сеть.
Следует обратить внимание на расположение насосов. Только с таким расположением насосов относительно трехходовых клапанов обеспечивается их работа.
Но насосы могут располагаться и на подающей ветви, принципиальной разницы нет.
Твердотопливный котел не автоматизирован, его работа должна контролироваться человеком по показаниям термометров, которыми снабжается буферная емкость. А также желательно установить термометр на трубопроводе на подаче в радиаторную сеть (в месте расположения датчика термоголовки).
Используется температурное реле в контуре радиаторов. Оно защищает пластиковые трубопроводы радиаторной сети от слишком высокой температуры. Настраивается на 85 градусов. Отключает насос радиаторного контура и включает звуковой сигнал (звонок), который предупреждает пользователя о срочной необходимости потушить горение в котле.
В сеть параллельно радиаторам может быть включен контур теплого пола.
Какие схемы используются в теплом полу
Вода ГВС нагревается во встроенном в емкость теплообменнике.
Другие схемы обвязки
Схема включения (обвязки) буферной емкости с использованием автоматического управления трехходовым клапаном с помощью сервопривода. Здесь используются одинаковые смесительные клапаны, в контуре радиаторов клапан установлен на подаче.
Схема подключения теплоаккумулятора к твердотопливному котлу с использованием автоматики управления температурой радиаторов. Используется датчик температуры на подающей ветви на радиаторы и информация с комнатных термостатов. А также управление насосом радиаторов (отключение) в случае критического повышения температуры.
Режим топки и объем емкости
Кроме твердотопливного котла буферная емкость будет полезной с электрокотлом, если подключен дешевый ночной тариф электричества. Тогда заряжать теплоаккумулятор можно ночью.
Объем теплоносителя: специалисты рекомендуют примерно тонну воды на 200 м кв. утепленного дома. Если больше – неудобно, долго заряжать. Меньше – чаще топить. При таком объеме топка примерно раз в сутки в средние морозы или реже.
Количество энергии которое может накапливать теплоаккумулятор в зависимости от емкости
Продолжительность топки напрямую будет зависеть от мощности твердотопливного котла. Рекомендуется с буферной емкостью использовать более мощный котел, чем подобранный по теплопотерям. Возможно использование котла в 2 – 3 раза мощнее, что увеличивает комфортность использования, укорачивает топку.
Как правило, с режим топки выбирают по опыту, таким образом, чтобы разогревать теплоноситель до 80 градусов. При этом радиаторная сеть работает в низкотемпературном режиме 50 – 60 градусов. Общее остывание теплоносителя на 20 – 40 градусов в течении суток обеспечивает компенсацию потери тепловой энергии домом. Количество секций радиаторов подбирается на низкотемпературный режим обогрева.
как подобрать радиаторы отопления для дома по мощности, виду
Подбор насосов и балансировка
Чтобы емкость работала правильно, у нее вверху должна находиться более теплая вода. Она же сразу забирается в радиаторную сеть. После начала топки радиаторы нагреваются сразу.
Но для этого вода по емкости должна двигаться сверху вниз. Т.е. в контуре котла расход должен быть больше. Как правило, это достигается даже одинаковыми насосам и одинаковым режимом работы (в контуре котла сопротивление меньше). Или в контуре радиаторов ставится дросселирующий кран.
Давление в системе с буферной емкостью делается пониженное – 0,7 -1,5 атм. Гидроаккумулятор подбирается объемом – 12% от объема воды в системе.
Важно. Насос контура котла нужно отключать после того как котел прогорит. Иначе произойдет ускоренное охлаждение теплоносителя через теплообменник котла и дымоход. Удобно сделать автоматику на отключение после снижения температуры в котле. В любом случае, выключатели двух насосов нужно расположить удобно на стене в месте обслуживания отопления, так как пользоваться отключением насосов придется часто.
Преимущества применения тепловых аккумуляторов
Помимо всего прочего, буферная емкость позволяет эксплуатировать твердотопливный котел в оптимальном режиме. Сжигание дров (угля) производится с наибольшей подачей воздуха, максимально эффективно (с наибольшим КПД), с наибольшей температурой, при этом образуется меньше СО, смолы и недогоревшей золы (сгорает). Все режимы с ограничением подачи воздуха являются не оптимальными для горения.
В продаже можно встретить множество дорогих буферных емкостей от Европейских производителей. Но местного производства обойдутся в 2 – 3 раза дешевле. Заказывают часто из нержавейки. Делают теплоаккумуляторы и отдельные мастера, «гаражная» емкость из черного металла 3 – 4 мм будет дешевой, но сколько времени ее можно эксплуатировать под давлением…
- Система с твердотопливным котлом и буферной емкостью отличается значительными первоначальными затратами. Но в дальнейшем отопление дровами или (и) углем наиболее дешевое, а комфортность повышенная. В схему «просится» электрический котел, обеспеченный дешевым тарифом, что только повысит комфортность отопления.
- Пеллетный котел автоматизированный требует обслуживания, как правило, раз в неделю. Но он еще дороже сам по себе, чем первая схема, и топливо также дорогое.
Чем выгоднее отапливать частный дом - Так называемые «котлы длительного горения» с большим объемом загрузки, в целом, имеют массу недостатков, сложны и дороги (хоть и не настолько как первые схемы), рекомендованы быть не могут.
Подробнее Какие встречаются котлы длительного горения
Как изготовить теплоаккумулятор для твердотопливного котла
Чтобы организовать систему отопления частного дома, следует учесть очень много нюансов, купить качественное отопительное оборудование, дополнительные комплектующие детали. Важную функцию выполняет теплоаккумулятор. Без него сложно себе представить качественную работу нагревательных приборов. Он отвечает за бесперебойное обеспечение дома теплом, даже в случаях, когда топливо в систему не поступает.
Если газовые котлы ещё могут функционировать без этого элемента, то работа твёрдотопливных приборов в случае отсутствия теплоаккумулятора вызывает много дискомфорта. Стабильная температура в доме на протяжении суток поддерживается, если систему отопления обслуживает котёл длительного горения, если же установлен обычный твёрдотопливный агрегат, добиться такого же результата можно при помощи теплоаккумулятора. Часто этот элемент называют накопителем или буферной ёмкостью.
Как комплектуется теплоаккумулятор к котлу
Если в процессе организации системы обогрева дома не предусматриваются расходы на теплоаккумулятор, можно приняться за его изготовление своими руками. Сделать это не так-то уж и сложно, просто следует запастись терпением и иметь представление о том, по какому принципу работают основные рабочие элементы системы.
Принцип работы
Без особых трудностей можно теплоаккумулятор для твердотопливного котла изготовить своими руками, если ознакомиться с механизмом его работы.
Итак, основная функция теплоаккумулятора — обеспечение подпитки системы обогрева теплой водой в то время, когда по каким-либо причинам в отопительном приборе не нагревается теплообменник. Если правильно его установить и эксплуатировать, можно добиться повышения в работе системы отопления, при этом электричество также можно экономить, если позволять накопителю разряжаться в наиболее подходящее время.
Основным недостатком теплоаккумулятора является его вес и габариты. Удобно, если для размещения отопительного оборудования отведена отдельная комната. В противном случае придётся пожертвовать полезной площадью в помещении, где предусматривается установка ёмкости.
Работа теплоаккумулятора для котла отопления
Принцип работы теплового аккумулятора предельно простой. Это большая ёмкость, где хранится горячая вода, которая при необходимости может выполнять функции теплоносителя.
Функции бака теплоаккумулятора
Бак теплоаккумулятора отличается более сложной конструкцией и принципом работы, но и функциональность его также расширена. Агрегат используется в таких целях:
- хранение горячей воды и отдача её в трубопровод в случае прекращения подачи топлива в нагревательный прибор;
- предотвращение перегревания отопительного оборудования;
- соединение в единую систему нескольких отопительных агрегатов;
- обеспечение максимального КПД;
- нормализация температуры во всех помещениях дома;
- горячее водоснабжение.
Схема работы теплоаккумулятора для котла отопления
Как видим, функционал теплового аккумулятора для твёрдотопливного котла достаточно расширен. Для выполнения поставленных заданий используют ёмкости, баки, объёмом 350-3500 литров. Конечно, в кухне или ванной установить такое оборудование проблематично.
Бак отлично утепленный, внутри него имеются змеевики, которые и отвечают за нагревание и поддержание температуры воды.
Обратите внимание! Чтобы изготовить теплоаккумулятор своими руками для твердотопливного котла, понадобится большая бочка и нагревательные элементы.
Схема подключения теплового аккумулятора
Если человек знаком хотя бы поверхностно с тем, что такое отопительное оборудование, для чего предназначен тепловой аккумулятор и что он собою являет, проблем при монтаже не должно возникнуть. Проще всего купить готовый прибор, но следует учесть, что стоимость его не низкая. Само подключение выглядит следующим образом:
- накопительная ёмкость и обратный выход твердотопливного котла соединяются, между ними монтируется циркуляционный насос, обеспечивающие подачу горячей воды из системы отопления в тепловой аккумулятор;
- далее следует выполнить подключение трубопровода;
Как правильно подключить теплоаккумулятор
- если предусматривается использование для организации системы отопления больше одного отопительного прибора, последовательно подключается каждый агрегат.
Тепловой аккумулятор нужно защитить от перегревания, иначе он может очень быстро выйти из строя без возможности устранения неполадки. Для регуляции температуры и предотвращения перегрева устанавливаются специальные клапаны, датчики.
Буферная емкость для твердотопливного котла своими руками является неплохой альтернативой дорогостоящему покупному оборудованию. Если вы решили-таки купить тепловой аккумулятор, при выборе модели обязательно учитывайте мощность твёрдотопливного котла отопления. На рынке представлены разные виды оборудования, принадлежащего к этой категории. Чтобы выбрать наиболее подходящий прибор, следует воспользоваться рекомендациями профессионалов.
Изготовление и подключение своими руками
Если в вашем распоряжении имеется сварочный аппарат, даже самый простой, можете смело приниматься за изготовление теплового аккумулятора своими руками. Особые знания на этапе подготовки материалов и в процессе выполнения монтажных работ не понадобятся. Буферная ёмкость представляет собой вместительную, качественно утеплённую бочку, в которой врезаны патрубки для подключения трубопровода и других рабочих деталей.
Бак, который будет выполнять функции теплового аккумулятора, должен быть полностью герметичный. Для его изготовления может использоваться либо труба большого диаметра, либо листовое железо. В изготовленном своими руками теплоаккумуляторе должны быть предусмотрены:
Как изготовить теплоаккумулятор своими руками чертеж
- патрубки для входа и выходы труб;
- взрывной клапан для предотвращения перегревания оборудования;
- термометр для осуществления контроля температуры теплоносителя.
Для эффективного функционирования бака следует обязательно позаботиться о его качественном утеплении. В домашних условиях для этой цели используется обычная монтажная пена. Когда выполнено утепление, можно подключать прибор к системе. Схема подключения выбирается накануне.
Тепловые аккумуляторы выполняют очень важные функции в работе отопительной системы частного дома. Они могут использоваться для повышения производительности твёрдотопливных агрегатов, солнечных коллекторов или электрических котлов. Правильный выбор отопительного оборудования и качественно выполненный монтаж являются залогом успешного, эффективного и долговечного функционирования системы отопления в вашем доме.
Вас могут заинтересовать:
чертежи, схема аккумулирующей емкость для отопления > Домашнее инженерное оборудование
В нынешние времена удорожания всех видов энергоносителей многих домовладельцев стал серьезно волновать вопрос их экономичного использования. Один из вариантов – это включение в схему отопления большой емкости с водой – теплового аккумулятора.
Но емкости заводского изготовления отличаются немалой стоимостью. В то же время некоторые домашние мастера – умельцы разобрались, как можно сделать теплоаккумулятор своими руками, что выйдет гораздо дешевле. Об этом опыте и будет рассказано в данной статье.
Немного о назначении и конструкции
Прежде чем давать рекомендации по изготовлению этого важного узла, вкратце определимся, для чего он нужен и рассмотрим его заводскую конструкцию. Итак, аккумулирующие емкости с водой применяются в случаях периодического отопления дома, а точнее:
- при работе электрического котла с многотарифным счетчиком, когда нагреватели могут экономно функционировать лишь в ночное время. Агрегат, работая на полную мощность, обогревает дом и накапливает тепловую энергию в баке с водой;
- накопление теплоты необходимо и для котлов на твердом топливе, которые наоборот, останавливаются в ночное или другое время, если некому заложить в топку новую порцию дров или угля;
Агрегаты заводского изготовления представляют собой бак круглой формы, заполненный водой. В нее погружены несколько змеевиков, в них циркулирует теплоноситель котлового и других контуров отопления. Конструкция достаточно сложна в производстве и оттого недешева, в этом можно убедиться, посмотрев чертежи теплоаккумулятора.
Если попытаться взять за основу подобное устройство, чтобы самостоятельно изготовить теплоаккумулятор, то в конечном счёте он обойдется ненамного дешевле заводского. Медные или нержавеющие трубки и работа по навивке из них змеевиков, герметизация вводов и утепление отнимут у вас массу времени и денежных средств. Для домовладельцев, желающих произвести сборку и установку самодельного накопителя тепла, есть более простое решение, описанное ниже.
Расчет объема накопительного бака
Данное решение заключается в том, что теплоаккумулятор, сделанный своими руками, представляет собой обычную утепленную емкость с двумя патрубками для присоединения к системе отопления. Суть заключается в том, что котел в процессе работы частично направляет тепловой носитель в накопительный бак, когда радиаторы в этом не нуждаются. После отключения источника тепла происходит обратный процесс: работа системы отопления поддерживается водой, поступающей из аккумулятора. Для этого нужно будет правильно выполнить обвязку накопительной емкости с теплогенератором.
Первым делом надо определить объем бака для аккумуляции тепловой энергии и произвести оценку возможности его размещения в котельной. Кроме того, изготовление теплоаккумуляторов для твердотопливных котлов необязательно начинать с нуля, есть различные варианты подбора готовых сосудов подходящей вместительности.
Мы предлагаем ориентировочно определить объем бака самым простым способом, основанным на законах физики. Для этого надо иметь такие исходные данные:
- тепловая мощность, потребная на обогрев дома;
- время, в течение которого источник тепла будет отключен и его место займет аккумулирующая емкость для отопления.
Способ расчета покажем на примере. Есть здание площадью 100 м2, где теплогенератор простаивает 5 часов в сутки. Укрупненно принимаем необходимую тепловую мощность в размере 10 кВт. Это значит, что каждый час аккумулятор должен отдавать в систему 10 кВт энергии, а на весь промежуток времени ее надо накопить 50 кВт. При этом вода в баке нагревается минимум до 90 ºС, а температура на подаче в системах отопления частных домов при стандартном режиме принимается равной 60 ºС. То есть, разность температур составляет 30 ºС, все эти данные мы подставляем в хорошо знакомую из курса физики формулу:
Q = cmΔt
Поскольку мы хотим узнать количество воды, что должен содержать тепловой аккумулятор, то формула принимает такой вид:
m = Q / c Δt, где:
- Q – общий расход тепловой энергии, в примере равен 50 кВт;
- с – удельная теплоемкость воды, составляет 4.187 кДж / кг ºС или 0.0012 кВт / кг ºС;
- Δt– разность температур воды в баке и подающем трубопроводе, для нашего примера это 30 ºС.
m= 50 / 0.0012 х 30 = 1388 кг, что занимает ориентировочный объем 1.4 м3. Итак, тепловая батарея для твердотопливного котла емкостью 1.4 м3, наполненная водой, нагретой до 90 ºС, будет обеспечивать дом площадью 100 м2 теплоносителем с температурой 60 ºС в течении 5 часов. Потом температура воды упадет ниже 60 ºС, но еще какое-то время (3—5 часов) понадобится на полную «разрядку» аккумулятора и остывание помещений.
Важно! Для того чтобы тепловой аккумулятор, изготовленный своими руками, успевал полностью «зарядиться» во время работы котла, последний должен иметь не менее чем полуторный запас по мощности. Ведь отопителю надо одновременно обогревать дом и загружать накопительный бак горячей водой.
Рекомендации по изготовлению
Если требуется сделать аккумулирующую емкость с нуля, то лучше всего для этой цели использовать обычный листовой металл толщиной 2 мм. Варить бак можно и из нержавейки, но вовсе не обязательно, так как подобный материал обойдется очень дорого. Для удобства последующего утепления и простоты изготовления емкость лучше делать прямоугольной формы. Зная объем бака, легко рассчитать его габариты в соответствии с условиями его монтажа в котельной.
Совет. Если вы хотите обеспечить совместное функционирование накопительного сосуда и самотечной системы отопления, то нужно смастерить теплоаккумулятор открытого типа, то есть, обеспечить его сообщение с атмосферой через трубку в верхней части бака. Ставить его надо выше уровня радиаторов, для чего придется дополнительно сварить подставку из стальных труб или уголков.
В некоторых случаях нет смысла варить емкость с нуля, можно сделать водяной теплоаккумулятор из бочки. Хорошо подойдет железная бочка большой вместительности, в нее потребуется врезать два патрубка для присоединения к системе. Пластмассовые бочки применять рискованно из-за высокой температуры воды, разве что на маркировке изделия будет указана максимальная температура содержимого до 100 ºС.
Такое же предостережение мы даем тем домашним умельцам, что мастерят теплоаккумуляторы из еврокуба. Конечно, это очень удобный способ, но данная пластмассовая емкость рассчитана на максимальную температуру не более 70 ºС. Поэтому еврокуб подойдет в качестве накопительного бака, работающего с теплыми полами, где температура теплоносителя редко превышает 50 ºС, для радиаторных систем он не годится.
Чем утеплить теплоаккумулятор
Даже когда бак находится в теплом помещении, то разность температур между воздушной средой и теплоносителем слишком велика – от 50 до 70 ºС. Чтобы не терять тепло и не обогревать им топочную, надо обязательно выполнять утепление теплоаккумулятора. Проще всего это сделать с помощью пенопласта толщиной 100 мм и плотностью 25 кг/м3. Его легко клеить к металлическим стенкам и вырезать отверстия под патрубки.
Сгодится для утепления и минеральная вата той же толщины, хотя крепить ее несколько сложнее. Плотность материала – 135—145 кг/м3. Для круглых баков из бочек придется использовать рулонные утеплители типа ISOVER, тут придется изрядно повозиться с крепежом, особенно в нижней части емкости.
Ниже на видео показана установка и схема теплоаккумулятора с подключением его к котлу и отопительной системе:
Статья в тему: Как сделать отопление в частном доме — подробное руководство
Заключение
Использование накопительного бака позволяет экономить топливо при работе дровяных котлов и пользоваться выгодным ночным тарифом в случае с теплогенератором электрическим. В изготовлении бак не столь уж сложен, надо только иметь некоторые навыки.
Схема подключения твердотопливного котла с буферной емкостью
Давайте разберемся, какие бывают схемы обвязки буферной емкости с котлом. Для чего это нужно и какие преимущества дает сама буферная емкость?
Многие владельцы твердотопливного оборудования или желающие его приобрести часто задумывались, а почему бы не произвести обвязку твердотопливного котла с буферной емкостью.
Для чего нужна буферная емкость
Теплоаккумулятор выступает сохранителем излишнего тепла, выработанного котлом. Поступление в него горячей воды больше чем отдача, соответственно происходит накопление тепла, которое постепенно отдается в систему отопления.
Особенно ощутимо это при средних-низких температурах (около 0 °С), когда вырабатывается гораздо больше тепла, чем требуется на обогрев дома. При сильных морозах, эффекта от применения теплоаккумулятора не будет, так как котел будет вырабатывать столько же энергии, сколько и уходит на теплопотери. Но хочется отметить, таких дней в году не много, а в наших широтах температура в зимнее время варьируется от -10 до +5 °С, для этого периода и необходима буферная емкость.
Выбрать теплоаккумуляторы, узнать подробнее про технические характеристики, можно в данном разделе.
Преимущества использования буферной емкости
-
Экономия на обогреве дома.
-
Увеличивается ресурс котла.
-
Защита от перегрева.
Перечисленные факторы делают теплоаккуамуляторы популярным устройством, которое окупается за несколько отопительных сезонов.
Как происходит обвязка
Чтобы система функционировала эффективно, котел должен обладать достаточной мощностью, необходимо обеспечить обогрев здания и накопление энергии в буфере.
На иллюстрации наглядно продемонстрирована схема подключения твердотопливного котла Drew-met с буферной емкостью. Как видно, обязательными атрибутами при связке является использование запорной арматуры и циркуляционного насоса. Опять-таки, это сложная схема с большим количеством оборудования для отопления и водоснабжения, тот же бойлер косвенного нагрева, водяной теплый пол, наличие двух расширительных баков.
Также существуют варианты обвязки с применением коллекторов, где на каждое устройство используется отдельный контур. Такая конструкция предоставляет возможность регулировать температуру в отдельном приборе, что позволяет более эффективно использовать энергию. Минусом будет дороговизна монтажа и вложение больших средств в запорную арматуру.
Пример более простой схемы обвязки, где отопительный агрегат используется только для обогрева помещения.
В подведении итогов хочется сказать, что перед покупкой оборудования, нужно тщательно продумать весь процесс обвязки. Лучше монтажные работы доверить квалифицированным специалистам, так как данный процесс требует серьезных знаний. Идеальным способом считается установка под ключ, так как покупка товаров для отопления происходит в одной компании, которая будет отвечать и за результаты монтажа.
Если у Вас остались вопросы, специалисты Progreem.by с радостью ответят на них. Мы являемся поставщиком огромного перечня отопительных приборов и работаем уже 10 лет, нам есть что рассказать Вам. Обращайтесь!Пополните свои знания о буферных резервуарах
Никакого блефа! Какова роль буферного резервуара и когда он вам нужен?
Установки теплового насоса, как наземного, так и воздушного, часто, но не всегда, включают буферный резервуар. Гай Кэшмор, технический директор Kensa Heat Pumps, объясняет роль буферного резервуара и дает рекомендации, когда их следует или не следует устанавливать.
Что такое буферный резервуар?
Буферный резервуар обычно представляет собой изолированный сосуд с водой; он обычно не содержит змеевиков или теплообменников.Большинство из них будет иметь верхнее и нижнее соединение, а некоторые будут иметь внутреннюю перегородку. Буферные баки не следует путать с накопителями тепла, поскольку они не заменяют накопитель с горячей водой.
Основная роль буферного бака обычно состоит в том, чтобы поддерживать минимальный объем воды «в контуре» в то время, когда тепловая нагрузка очень мала. Это предотвращает короткие циклы теплового насоса и обеспечивает обходной путь для поддержания минимального расхода через тепловой насос, если большинство зон нагрева отключены.И минимальный расход, и минимальный объем воды в контуре необходимы для поддержания теплового насоса в рабочем состоянии.
Короткие циклы могут вызвать ряд проблем: снижение энергоэффективности, сокращение срока службы компрессора, нарушение электроснабжения и, очень редко, внезапный отказ компрессора из-за недостатка смазки. Так что этого действительно лучше избегать!
Не все системы имеют буферный резервуар или нуждаются в нем. Довольно часто можно использовать саму систему распределения тепла в качестве буфера, предполагая, что несколько зон или радиаторов можно оставить постоянно открытыми и неконтролируемыми, тогда минимальные требования к потоку и объему могут быть удовлетворены самой системой.Хорошее практическое правило — десять литров воды на кВт мощности теплового насоса для объема и два литра в минуту на кВт для потока, но, очевидно, разные производители будут иметь разные требования в этом отношении, и это необходимо тщательно соблюдать.
Как лучше всего подключить?
Если предполагается использовать буферный резервуар, важно то, как он подключен. Традиционно они, как правило, соединяются «четырьмя трубками» — подача и отвод к тепловому насосу и подача и отвод к системе отопления.Обратной стороной этого устройства является то, что буфер становится постоянной точкой смешивания в системе, вызывая постоянный скачок температуры в системе. Хотя существует одно или два конкретных исключения, такой конструкции следует по возможности избегать, поскольку она приведет к необратимому снижению эффективности системы без какой-либо выгоды.
Лучшее устройство (и способ, рекомендуемый компанией Kensa) — это подключение буферного резервуара с использованием только двух соединений. Это предотвратит прохождение большей части потока через буфер в большинстве рабочих условий, поэтому минимизируя перемешивание, только при очень небольшой нагревательной нагрузке большая часть потока попадет в буфер, поэтому буфер вступает в игру только тогда, когда это действительно необходимо.
Буфер может быть хорошим местом для отвода дополнительного тепла от других источников. Добавив змеевик в буфер, он может использоваться с избыточным солнечным теплом или теплом от резервного котла. Добавив в буфер электрический погружной нагреватель, избыточная фотоэлектрическая мощность может быть преобразована в полезное тепло с помощью фотоэлектрического контроллера. Если вы используете его с резервным котлом, то, вероятно, будет хорошей идеей подключить буферную «четырехтрубную», чтобы получить максимальную теплопередачу.
А как насчет тепловых магазинов?
Неосторожные люди могут легко подумать, что установка теплового накопителя была хорошей заменой как буферного бака, так и накопителя с горячей водой, но при использовании теплового насоса это не лучшая идея.Хотя теплоаккумулятор обычно нормально функционирует в качестве буфера, они не являются хорошими партнерами для тепловых насосов, так как вся тепловая нагрузка помещения в этом случае должна обслуживаться при температурах производства ГВС — это обычно приводит к очень низкому КПД и высокому счета за электричество.
Буферный резервуар также может использоваться для ежедневного хранения энергии, хотя в настоящее время в Великобритании из-за отсутствия жизнеспособных тарифов на электроэнергию с переменной ставкой такие типы установок встречаются редко. Для этой цели буфер часто должен составлять несколько тысяч литров — найти для этого подходящее место в доме без подвала может быть непросто.Он также должен быть очень хорошо изолирован, чтобы избежать потерь тепла, сводящих на нет экономию эксплуатационных расходов. Тепловой насос работает, когда электричество дешево, нагревая буфер. Позже, когда электричество стоит дорого, но требуется тепло, энергия, накопленная в буфере, может быть доставлена в дом с помощью только циркуляционного насоса малой мощности, необходимого для работы. Подобные системы на самом деле не экономят энергию, на самом деле они могут немного увеличить потребление энергии из-за системных потерь, но они могут, при правильном тарифе и хорошем дизайне, значительно снизить эксплуатационные расходы.
Советы по установке теплового насоса для бассейна
В этой статье изложены наши советы по установке теплового насоса для бассейна, которые представляют собой наилучший способ установки теплового насоса для бассейна.
Установка теплового насоса для бассейна — довольно простая задача, которую может выполнить владелец бассейна, местный инженер или один из наших опытных инженеров-монтажников. Однако всегда следует соблюдать рекомендации производителя, чтобы не аннулировать гарантию или помешать правильной работе теплового насоса.
Если вы хотите, чтобы мы установили для вас тепловой насос, свяжитесь с нами, чтобы получить расценки на установку.
Вот несколько советов, если вы решите установить тепловой насос для бассейна самостоятельно: —
Для теплового насоса требуется: —
1. Подходящее место
Выберите место для вашего теплового насоса, где он может обеспечить хороший поток воды. воздух. Оптимальная эффективность теплового насоса зависит от хорошей циркуляции воздуха.
По возможности тепловой насос следует всегда устанавливать на открытом воздухе, чтобы он мог получать хороший приток свежего воздуха для работы и отвода тепла.
Минимальные зазоры для тепловых насосов с горизонтальным вентилятором, показанные выше
Минимальные зазоры для тепловых насосов с вертикальными вентиляторами, показанные выше
Убедитесь, что воздух, выбрасываемый вентилятором, не сталкивается с какими-либо препятствиями и может быть рециркулирует обратно в тепловой насос.
Тепловые насосы для бассейнов бывают двух основных форматов — модели с вертикальным вентилятором и горизонтальным вентилятором. Вертикальные модели с вентилятором будут втягивать воздух по бокам теплового насоса и выдувать более холодный воздух вверх из верхней части устройства.Вы должны убедиться, что над тепловым насосом нет препятствий, которые могут вызвать рециркуляцию удаляемого воздуха обратно в блок, так как это снизит его эффективность, например, низко висящие деревья или крыши и т. Д.
Аналогичным образом модели с горизонтальным вентилятором будут всасывать воздух при заднюю часть блока и продуйте более холодный воздух из передней части теплового насоса. Лучше больше места, но как минимум вы должны оставить 300 мм позади теплового насоса и 2 метра перед ним. Опять же, выталкиваемый воздух должен иметь возможность уноситься, не сталкиваясь с препятствиями, такими как живые изгороди, заборы и т. Д., Которые могут вызвать рециркуляцию воздуха.
Вертикальные модели вентиляторов должны иметь зазор не менее 2 футов (600 мм) по бокам и никаких препятствий сверху, как показано на схеме ниже.
Минимальные требования к свободному пространству
Требуемые зазоры для теплового насоса типа Duratech
Тепловые насосы для бассейнов должны по возможности устанавливаться на открытом воздухе для обеспечения хорошей подачи свежего воздуха. Однако некоторые из них могут быть установлены внутри насосной станции — см. Раздел ниже.
Постарайтесь разместить тепловой насос рядом с насосом для бассейна, чтобы минимизировать трение в трубах.Если ваш участок трубы слишком длинный, возможно, у вас недостаточная скорость потока воды через тепловой насос, и вам может потребоваться модернизировать насос для бассейна или использовать трубы большего диаметра к тепловому насосу и от него, чтобы уменьшить трение в трубах и поддерживать хорошую воду. скорость потока.
Большинство тепловых насосов указывают номинальный расход воды в своих таблицах технических характеристик. Если поток воды через тепловой насос слишком низкий, тепловой насос может перегреться, и предохранительный механизм выключит агрегат.
Not Like This — Зал стыда!
Некоторые примеры неправильной установки теплового насоса плавательного бассейна.
Тепловой насос заключен в деревянный ящик, поэтому нет воздушного потока!
Чтобы увидеть примеры правильно установленных тепловых насосов, см. Нашу фотогалерею
2. Расход воды
Большинство наших тепловых насосов для бассейнов указывают требуемый расход воды в таблице технических характеристик. Если расход воды слишком низкий, вода в тепловом насосе перегреется, и тепловой насос выключится.
Проверьте расход воды из насоса бассейна и через фильтр, чтобы убедиться, что он достаточно высок для теплового насоса бассейна.
Обратите внимание, что существует максимально возможный поток через трубу бассейна любого размера независимо от мощности вашего насоса. Для больших тепловых насосов может оказаться невозможным обеспечить достаточный поток воды через маленькие трубы (например, трубы 1,5 дюйма). Пожалуйста, свяжитесь с нами для получения консультации по этому поводу.
Мы продаем расходомеры воды, которые покажут вам расход в ваших трубах.
См. Раздел «Принадлежности».
Вам также следует регулярно промывать фильтр для бассейна, чтобы обеспечить надлежащий расход воды.
3. Основание
Основание теплового насоса должно быть ровным и прочным. Можно использовать как бетонное основание, тротуарную плитку, уложенную на песок, так и деревянный настил.
Вибрация теплового насоса будет минимальной и не повредит тротуарную плитку.
Тепловой насос может быть установлен выше или ниже уровня воды. Единственным условием является то, что циркуляционный насос бассейна достаточно мощный, чтобы обеспечивать расход воды, необходимый тепловому насосу для работы.
Мы также продаем монтажные ножки и легкие плиты для установки теплового насоса.Это помогает поднять тепловой насос над землей, а также снижает уровень шума и вибрации.
Во время работы теплового насоса с него капает конденсат, особенно во влажных условиях. Вы должны учитывать конденсат, который будет выходить из агрегата в базовой конструкции, поскольку количество воды может быть значительным и вызвать образование лужи. Например, если агрегат установлен на деревянном настиле, в настиле можно сделать отверстия, чтобы конденсатная вода стекала и не вызывала гниение древесины.
Некоторые тепловые насосы имеют выпускную трубку для воды, которая отводит конденсат, или к ней можно присоединить кусок шланга для отвода воды в определенное место.
Некоторые клиенты ошибочно полагают, что в тепловом насосе есть утечка, хотя на самом деле вода, поступающая из теплового насоса, представляет собой нормальный конденсат.
4. Электроснабжение
Перед покупкой теплового насоса для бассейна необходимо проверить рабочий ток и пиковый ток. указано в листинге для желаемой модели.
Убедитесь, что ваша электрическая сеть достаточна для поддержки рабочего и пускового токов для устройства.
Обычно рекомендуется проложить специальный кабель к вашему электрическому потребительскому блоку для теплового насоса и установить специальный выключатель для теплового насоса.
Большинство тепловых насосов при запуске потребляют более высокий электрический ток. Это длится всего миллисекунду или около того, пока компрессор запускается, а затем ток возвращается к нормальному рабочему току для устройства.
Требуемый размер автоматического выключателя обычно указывается в перечне для каждого теплового насоса и обычно немного превышает пусковой ток.
Обычно вы используете автоматический выключатель (предохранитель) типа «D» с тепловым насосом. Автоматический выключатель типа «D» позволяет использовать более высокий ток при запуске (при запуске компрессора) без отключения выключателя.
Если у вас очень «чувствительное» электроснабжение, некоторые тепловые насосы имеют дополнительную (или встроенную) опцию «плавного пуска».Опция плавного пуска «снижает» пусковой ток до рабочего тока, чтобы избежать скачков мощности при запуске.
Комплект / опция плавного пуска обычно требуется только для установок, использующих большой однофазный тепловой насос (например, 30 кВт) с ограниченным или чувствительным источником питания. В экстремальных ситуациях при запуске теплового насоса может мигать домашнее освещение или срабатывать автоматический выключатель. Комплект плавного пуска помогает предотвратить это.
Вариант плавного пуска обычно не требуется в Великобритании, на небольших тепловых насосах или трехфазных тепловых насосах.Пожалуйста, свяжитесь с нами для получения дальнейшей информации.
Мы продаем сторонний модуль плавного пуска, который можно добавить практически к любому тепловому насосу. Это указано в разделе «Аксессуары».
Армированный кабель обычно используется для питания теплового насоса. Это необходимо для предотвращения случайного повреждения кабеля (например, при прокалывании его лопатой).
Размер (толщина) необходимого кабеля зависит от длины используемого кабеля. Для более длинного кабеля потребуется более толстый кабель из-за повышенного сопротивления длинного кабеля.
Армированный кабель должен быть проложен к поворотному разъединителю, который должен быть расположен в пределах 1 метра от теплового насоса, чтобы можно было легко отключить питание теплового насоса.
Электромонтажные работы должны выполняться квалифицированным электриком, который может рассчитать требуемый размер кабеля.
Тепловой насос также должен быть правильно заземлен.
Поскольку тепловой насос находится на открытом воздухе, электрическая цепь также должна быть защищена УЗО.
Большинство домов имеют однофазное электроснабжение.Трехфазное электроснабжение обычно встречается только на больших объектах или в коммерческих установках. Если вы не уверены, возможно, у вас однофазное электроснабжение, но попросите электрика подтвердить это.
Однофазные источники питания работают при напряжении около 230–240 В в Великобритании и имеют один провод под напряжением, нейтраль и землю, и являются наиболее распространенным типом питания в жилых домах.
Более крупные объекты могут иметь трехфазное питание. Обычно он работает при напряжении 380–415 В и использует три провода под напряжением, нейтраль и заземляющий провод.
Обратите внимание, что большинство 3-фазных установок рассчитаны на 380–415 В, однако во Франции можно найти как 380–415 В, так и более старые трехфазные источники питания на 220 В, поэтому перед заказом проверьте, какой тип у вас установлен.
Все наши тепловые насосы изготовлены для работы с источниками питания 50 Гц (которые используются по всей Европе)
Обратите внимание, что в США используется источник питания 60 Гц. Тепловые насосы согласно спецификации США не работают в Великобритании или Европе. Все наши тепловые насосы рассчитаны на питание от сети 50 Гц.
Мы можем поставить электрическую соединительную коробку со встроенным таймером для вашего насоса для бассейна — см. Раздел «Аксессуары».
Электрические блоки управления могут быть сконструированы в соответствии с вашими требованиями. Пожалуйста, свяжитесь с нами для цитаты.
5. Сантехника
Тепловой насос легко добавить к существующей системе трубопроводов бассейна.
Сначала проверьте, какой размер у вас труб.
В Великобритании это обычно трубы диаметром 1,5 или 2 дюйма. В Европе чаще встречается 50 мм. Проверьте надпись на существующих трубах и коленах, чтобы узнать, какой у вас размер. Не измеряйте только внешний диаметр труб или фитингов, так как он часто отличается от требуемого размера, и вы можете случайно заказать трубы и фитинги неправильного размера!
например, труба бассейна 1,5 дюйма имеет внешний диаметр примерно 1,9 дюйма (1,5 дюйма относятся к внутреннему диаметру труб для британских размеров и внешнему диаметру для метрических размеров)
Как только вы узнаете существующий размер трубы, который у вас есть, вы будете знать, какого размера вам понадобятся соединители и колена.
В Великобритании наиболее распространены трубы диаметром 1,5 дюйма, а в Европе — трубы диаметром 50 мм.
Каталог трубопроводной арматуры см. В разделе «Аксессуары».
Если у вас есть существующий обогреватель бассейна, например, газовый или масляный котел, то, если он все еще работает нормально, мы рекомендуем вам оставить его на месте и поставить тепловой насос в соответствии с существующим котлом.
Это позволит вам запустить и тепловой насос, и бойлер, если это необходимо для быстрого нагрева бассейна. Старый обогреватель также может помочь дополнить тепло от теплового насоса в очень холодную погоду, чтобы продлить купальный сезон.
По возможности вода должна проходить сначала через тепловой насос, а затем через существующий нагреватель, чтобы тепловой насос выполнял большую часть работы по отоплению. Термостат на существующем нагревателе (например, газовом бойлере) можно установить ниже, чем на тепловом насосе, чтобы существующий нагреватель работал только в случае необходимости.
К тепловому насосу всего две трубы — «подающая» и «обратная».
Мы рекомендуем вам установить «байпас» с вашим тепловым насосом.
Байпас представляет собой серию из 3-х клапанов.Они позволяют изолировать тепловой насос, чтобы вода не протекала через него.
Байпас также позволяет регулировать расход воды для достижения оптимальной производительности теплового насоса. Мы с радостью посоветуем, как соответствующим образом отрегулировать расход в зависимости от марки и модели используемого теплового насоса.
Как правило, вы должны стремиться к тому, чтобы разница между температурами воды на входе и выходе составляла примерно 1-2 градуса
Мы продаем комплекты байпаса в разделе «Аксессуары»
Это требуется зимой, когда вам нужно слить всю воду из источника тепла. насос, чтобы предотвратить повреждение из-за замерзания, однако у вас может быть замерзание на насосе бассейна и, возможно, вы захотите продолжить циркуляцию воды по трубам бассейна.
Настройка байпаса также позволяет регулировать расход воды, проходящей через наш тепловой насос. Слегка открыв перепускной клапан, вы можете уменьшить поток воды через тепловой насос.
Вы не должны допускать замерзания воды внутри теплового насоса зимой, так как это может привести к растрескиванию теплообменника и повреждению от мороза / замерзания, как правило, не покрывается гарантией производителя. Мы продаем широкий ассортимент зимних покрытий для тепловых насосов для бассейнов, чтобы защитить ваш агрегат — см. Раздел «Аксессуары»
Трубки, ведущие к тепловому насосу и от него, могут быть изолированы, чтобы уменьшить потери тепла.
Тепловой насос обычно устанавливается в качестве последнего элемента в потоке воды перед возвращением воды в бассейн, т. Е. После фильтра.
Единственное исключение — если у вас есть блок хлорирования, и в этом случае это должен быть последний элемент перед возвращением воды в бассейн, чтобы концентрированный хлор не проходил через тепловой насос, так как это может вызвать преждевременную коррозию тепла. обменник.
Тепловой насос можно установить рядом с любым имеющимся у вас нагревателем (например, газовым нагревателем).Это позволяет использовать газовый обогреватель, а также тепловой насос, если требуется, либо для быстрого нагрева бассейна, либо если температура воздуха слишком низкая для эффективной работы теплового насоса, например, в сезон купания.
Постарайтесь, чтобы вода проходила сначала через тепловой насос, а затем через газомасляный нагреватель, чтобы тепловой насос выполнял большую часть работы по отоплению, а существующему котлу нужно было только «поднять» температуру.
6. Несколько тепловых насосов
Для больших бассейнов можно использовать два тепловых насоса вместе
или даже большие бассейны могут использовать четыре тепловых насоса
Несколько тепловых насосов можно подключить последовательно или параллельно.Пожалуйста, свяжитесь с нами, чтобы узнать, какой метод лучше всего использовать в вашей ситуации.
7. Установка теплового насоса внутри помещения
По возможности, тепловой насос всегда следует устанавливать на открытом воздухе, так как им требуется постоянная подача свежего воздуха для работы и отвода тепла. Однако можно установить некоторые модели внутри помещения для растений. Для моделей с вертикальными вентиляторами можно сконструировать воздуховоды, отводящие удаляемый воздух через стену здания.
Для горизонтальных моделей вентиляторов их можно разместить вплотную к стене и проделать в стене отверстие на одной линии с вентилятором, чтобы выпускаемый воздух мог выходить наружу.
Следует избегать рециркуляции удаляемого воздуха обратно в тепловой насос.
При установке в помещении также необходимо позволить воздуху проникать в насосную станцию. На противоположной стороне насосной следует установить вентилируемую дверь или решетку, которая должна быть достаточно большой, чтобы свежий воздух поступал в комнату с той же скоростью, что и выходит из комнаты.
Для закрытых бассейнов размещение теплового насоса внутри здания бассейна может помочь осушить воздух за счет втягивания свежего воздуха в комнату бассейна и использования теплового насоса для удаления влажного воздуха.
Недостатком такой схемы является то, что температура воздуха в помещении бассейна скоро снизится до такой же, как температура наружного воздуха. Для закрытых бассейнов это может быть нежелательно, и тогда может потребоваться какой-то подогрев воздуха, что сведет на нет пользу от размещения теплового насоса в помещении.
| Воздуховод вертикального теплового насоса с вентилятором на улицу | Установка горизонтального теплового насоса с вентилятором в производственном помещении |
Внутренние бассейны предъявляют другие требования к открытым, главное отличие состоит в том, что необходимо осушать влажный воздух, а также нагревать воздух зимой.
Обычно в закрытых бассейнах температура воздуха должна быть на 1 градус выше, чем температура воды в бассейне. например, вода в бассейне = 28 ° C, температура воздуха = 29 ° C.
Для закрытых бассейнов мы продаем все в одном устройстве от Heatstar или Calorex, которое обеспечивает подогрев воздуха, осушение воздуха, подачу свежего воздуха и подогрев воды в бассейне.Пожалуйста, обратитесь к нам за дополнительной информацией.
Есть два основных варианта для закрытых бассейнов: —
- Тепловой насос для бассейна и отдельные напольные или настенные осушители. Осушители могут иметь встроенные электрические обогреватели для подогрева воздуха в помещении бассейна зимой.
- Все в одном устройстве, обеспечивающее нагрев воздуха, осушение воздуха, подачу свежего воздуха и подогрев воды в бассейне. Этим агрегатам нужны воздуховоды, чтобы обдувать осушенным воздухом любые стеклянные окна, чтобы предотвратить образование конденсата.
| Heatstar Gemini — все в одном устройстве | Отдельно стоящий осушитель воздуха Calorex Vaporex |
Мы также можем спроектировать систему с источником воздуха для дома тепловой насос, питающий буферный резервуар
Мы предлагаем услуги по проектированию внутреннего бассейна, чтобы помочь выбрать и определить все оборудование для закрытых бассейнов
Дополнительную информацию см. на нашей странице Внутренние бассейны
9.Тепловые насосы для гидромассажных ванн и купален
Наши тепловые насосы также могут быть установлены на горячих ваннах и купальных ваннах.
Использование теплового насоса обычно приводит к значительному снижению эксплуатационных расходов по сравнению с электрическим нагревателем, и использование теплового насоса в спа-салонах и гидромассажных ваннах становится все более популярным.
Требуемая температура воды может быть установлена на максимум + 40 ° C
Тепловой насос просто подключается к существующему контуру спа
Мы рекомендуем оставить существующий электрический нагреватель в качестве резервного нагревателя для теплового насоса для экстремально холодные (минусовые) температуры воздуха
В идеале вода должна проходить сначала через тепловой насос, а затем через электрический нагреватель.
Свяжитесь с нами, если вы хотите получить какой-либо совет по установке теплового насоса в гидромассажную ванну или бассейн для плавания.
10. Примеры установки
Ниже приведены некоторые фотографии из нашей фотогалереи установок, выполненных с использованием тепловых насосов, поставляемых HeatPumps4Pools
| Установка Heat Perfector 20 кВт в Эссексе, Великобритания. Агрегат установлен на тротуарной плитке. Трубопровод изолирован. Существующие трубопроводы выходят из бассейна к тепловому насосу. | Устройство водопровода — обратите внимание на систему байпасных клапанов, позволяющую изолировать агрегат и слить воду зимой |
| Тепловой сифон, установленный на юге Франции в 2009 году. | Heat Perfector 32kw unit |
Чтобы увидеть другие примеры установки, пожалуйста, посмотрите нашу фотогалерею
Для получения дополнительных советов по установке теплового насоса, пожалуйста, также посетите нашу страницу часто задаваемых вопросов
11.Услуги по установке — позвольте нам установить его для вас
Мы предлагаем полный комплекс услуг по установке тепловых насосов для бассейнов с привлечением наших квалифицированных инженеров.
Наши инженеры — квалифицированные электрики и опытные инженеры по тепловым насосам, которые установят ваш тепловой насос в соответствии с инструкциями производителя.
Мы можем установить тепловые насосы в большинстве районов Великобритании
Свяжитесь с нами, чтобы узнать стоимость установки
12. Есть вопросы?
Если у вас есть какие-либо вопросы по установке теплового насоса, свяжитесь с нами по запросу @ heatpumps4pools.com
Или воспользуйтесь нашим онлайн-чатом
Как построить термальный магазин своими руками — Информация о жизни, обучение, продукты и услуги с низким уровнем воздействия
Термоаккумулятор решает такую задачу: у вас есть дровяная печь, но по утрам, когда вы ее разжигаете, и становится немного теплее, вы выходите из дома. Если вы закроете печь, чтобы она горела всю ночь, это очень плохая идея с точки зрения загрязнения и накопления смолы в дымоходе, что может привести к возгоранию дымохода.Или, может быть, вы бываете в доме и выходите весь день, но не хотите, чтобы огонь продолжался весь день — это пустая трата времени.
Ответ — тепловой накопитель. По сути, это большой, чрезвычайно хорошо изолированный резервуар для хранения воды, который вы нагреваете с помощью котла на дровяной печи (или с помощью солнечных панелей для горячего водоснабжения), который может питать радиаторы или полы с подогревом в любое удобное для вас время. Затем вы можете зажечь свой огонь вечером, и он будет поддерживать тепло в вашем термостате, чтобы вы могли использовать его, когда захотите.Вы можете купить термальные магазины, но они могут быть довольно дорогими. Наш друг Суне объясняет здесь, как (если у вас вообще есть такая возможность), вы можете сделать его самостоятельно из переработанных материалов. Его компания продает термальные магазины, но эй, он именно такой парень. Вот Суне… ..
У меня есть товарищ фермер по дороге, который держит небольшой котел, чтобы обогреть свое жилище. Проблема в том, что он должен поддерживать котел в рабочем состоянии, чтобы иметь хоть какое-то тепло, а это также означает, что он большую часть времени спит, горит, что не очень хорошо для котла или дымохода и значительно снижает эффективность.Ему нравится удобство термального магазина, но он хочет, чтобы оно было дешевым (ну, в конце концов, он же фермер — Дэйв). Мы вместе набросали эту идею использования старых медных водонагревателей. Вам нужно будет лучше изолировать резервуары, поскольку стандартная изоляция, с которой они поставляются, на самом деле не на высоте, но это не ракетостроение. Просто убедитесь, что вы используете что-то, что может выдерживать тепло, например, стекловату. Также хорошо изолируйте все трубопроводы — вы удивитесь, сколько тепла вы можете потерять из-за плохо изолированной трубы или клапана.
Так что купите себе два или три старых медных водонагревателя — на ум приходит центр переработки или eBay. Теперь вам нужно соединить их последовательно, как показано на схеме. Таким образом, тепло будет распространяться сначала по первому резервуару, а затем по следующему. Если вы подключите их параллельно, вам понадобится много времени, чтобы получить приличное количество полезного тепла.
Показанный здесь источник тепла — дровяная печь. Как вы можете видеть, горячий поток из печи идет в верхнюю часть первого резервуара, а холодный возврат возвращается из основания последнего резервуара.
Вода для вашего отопления также поступает из верхней части первого резервуара и возвращается к основанию последнего резервуара, но важно, чтобы поток (или возврат) для нагревательной стороны вещей поступал из другого крана на резервуаре. . Скорее всего, в верхней части первого резервуара будет постукивание погружением, которое вы можете использовать для этого. он будет довольно большим, но можно использовать дешевые стальные втулки, чтобы уменьшить его размер, чтобы вы могли установить трубу стандартного размера.
Теплый пол здесь будет еще лучше
Единица нагрузки (обозначенная L) на плите котла улучшит работу всех нагрузок и гарантирует, что вода, поступающая в резервуары, всегда будет иметь температуру 60ºC или выше.Это означает, что вы быстро получите полезное тепло. В противном случае печь должна нагревать воду во всех баках с шагом около 15 ° C, что займет много времени.
Эта система предназначена только для обогрева, при такой установке вам понадобится еще один резервуар для воды для стирки и купания. Другой вариант — это что-то вроде источника косвенного нагрева в качестве первого резервуара, в котором горячая вода для стирки и купания поступает в змеевик в резервуаре в качестве холодной горячей воды под давлением и выходит из змеевика горячей.
При подборе котельной печи помните, что она должна иметь возможность обогревать ваше здание И нагревать воду в резервуарах, поэтому вам потребуется немного более высокая мощность, чем если бы у вас там не было резервуаров.
Я не включил сюда ни какие функции безопасности, которые вам нужны, ни спецификации труб и т. Д. Это определенно не схема для создания системы отопления, она предназначена для обсуждения и обмена информацией.
У этого есть свои недостатки, это не так хорошо, как одно целевое тепловое хранилище, но это дешево и относительно просто.Есть также много других возможностей и перестановок.
Sune Nightingale of Stoves Online
водопровод — Одноцилиндровая установка для геотермального отопления и горячего водоснабжения
Есть более простой способ сделать это
Ваша первая проблема заключается в том, что вы используете горячую воду в качестве буферной среды, что накладывает несколько ограничений на ваше первоначальное предложение, включая необходимость в двух последовательно соединенных теплообменниках, а также необходимость поддерживать резервуар на уровне или выше 135-140 ° F, чтобы ваш аквариум не превратился в гнездо Legionella .Кроме того, конфигурация с двумя теплообменниками потребует двух линий питательной воды, двух воздухоотделителей / вентиляционных отверстий и двух расширительных баков, что увеличивает ненужную стоимость и сложность.
Вместо этого я бы использовал обратный водонагреватель косвенного нагрева , такой как Turbomax или Ergomax, в качестве буферного бака. При этом в качестве буферной среды используется среда котла (теплового насоса), при которой вода для бытового потребления проходит через змеевик теплообменника в резервуаре; Таким образом, вы эффективно получаете характеристики без резервуара без многих недостатков без резервуара.Он также обеспечивает удобную точку гидравлического разделения между тепловым насосом и нагрузкой и помогает отделить постоянно присутствующего вредителя, известного как воздух, от воды в вашей системе теплового насоса.
С одной стороны, у вас будет тепловой насос и связанный с ним циркуляционный насос, управляемый аквастатом резервуара, чтобы поддерживать в резервуаре соответствующую температуру, с линиями подачи и возврата, подключенными к ответвлениям на резервуаре. С другой стороны, у вас будет излучающий контур, подключенный как смесительный контур с собственным циркуляционным насосом и смесительным клапаном на стороне подачи, смешивающий возвратную воду с подаваемой водой для подпитки всасывания циркуляционного насоса.
К сожалению, в этой системе нет свободного места для установки бака подачи воды и расширительного бака из-за явно упакованного характера комбинации теплового насоса / циркуляционного насоса; если его циркулятор действительно внешний, то я бы поставил расширительный бак и такой сразу же на всасывающей стороне циркулятора теплового насоса. Кроме того, не забудьте установить подходящий предохранитель против обратного потока на подаче воды ко всему этому, тем более, что вы планируете использовать гликоль в этом контуре.
И да, было бы неплохо иметь с вами профессионального специалиста по гидроникам, работающего над проектированием этой системы; все, что я могу сделать, это дать вам отправную точку для этого, но они смогут понять досадные вещи, например, где поставить расширительный бачок, намного лучше, чем я, а также быть знакомыми с местными требованиями предотвращения обратного потока и тому подобное.
Итак, вы хотите добавить к этому еще источники тепла?
К счастью, поскольку в нашей системе есть обратный косвенный / буфер, обеспечивающий гидравлическое разделение, мы можем добавить в эту систему другие источники тепла, даже «дикие», довольно просто, без необходимости в дополнительных теплообменниках и связанных с ними сложностей. Это достигается путем объединения подводящих и возвратных контуров контуров источника тепла в резервуар или путем использования дополнительных ответвлений резервуара, если они доступны, если на то пошло.Каждый источник тепла имеет свой собственный циркуляционный насос и обратный / обратный клапан; Основная сложность заключается в логике управления, чтобы решить, какой источник (источники) должен подавать тепло, когда этого требует аквастат обратного косвенного нагрева.
Если вам нужно больше информации, чем я могу дать в сообщении Stack, кстати, я бы порекомендовал статьи Джона Зигенталера (которые в основном собраны в набор из 5 электронных книг), а также Дэна Холохана «Pumping Away», и серия журналов по дизайну idronics от Caleffi.
Самостоятельная высотная гидронная система… вода И обогрев помещений в фургоне Sprinter | by mylifewithoutdoor
Вернуться к содержанию
Более подробные примечания по установке
Мне нужна была система, которая обладала бы надежностью, устойчивостью и удельной энергией, как при нагреве на ископаемом топливе, но также имела бы возможность использовать электрическую энергию (солнечную, генератор, берег) энергии, когда она доступна, для отопления помещений и нагрева воды, как показано на этой до смешного простой схеме.
Комично простой обзорЭто фактические компоненты, выбранные для достижения этой цели. Я попытался расположить их так, как показано на схеме, которая приводится ниже на изображении после этого.
Фактические физические компоненты- «Резервуар для хранения тепла с электрическим элементом» — это то, как электрическая энергия (солнечная, сетевая и т. Д.) Попадает в систему.
- «Дизельный обогреватель» — это то, как энергия ископаемого топлива попадает в систему.
- «Воздушный теплообменник» — это то, как энергия нагрева помещения извлекается из системы.
- «Водяной теплообменник» — это то, как энергия нагрева воды извлекается из системы.
Все остальные компоненты — просто необходимое зло, чтобы этот цикл функционировал должным образом.
Моя система будет очень похожа на систему ниже, но я не подключаю двигатель (пока). В том же месте схемы у меня будет вышеупомянутый большой изолированный / электрический буферный резервуар. Кроме того, у меня будет летний клапан и присоединительный тройник, чтобы обойти вентиляторную матрицу, как вы уже догадались, летом.
Простая тепловая диаграмма / схемаВ остальном все просто «последовательно». Этот список элементов в порядке цепей:
Физическое расположение каждого будет следующим:
- насос + водяной обогреватель: снаружи автомобиля под водителем
- пластинчатый теплообменник + матрица вентилятора + буферный бак + расширительный бак: под шкафы для раковины
Эти предметы на общую сумму до 2520 долларов США . Индивидуальные цены на эти товары составляли:
- Насос + водяной нагреватель: ~ 1500 долларов США (включая комплект для измерения высоты над уровнем моря) Пластинчатый теплообменник
- : ~ 300 долларов США
- Матрица вентиляторов: ~ 430 долларов США, включая вентилятор Noctua
- Буферный бак: ~ 190 долларов США
- Расширительный бак: ~ 100 $
Принадлежности.Конечно, есть некоторые аксессуары, которые следует учитывать. Непонятно, что этот список включает:
Хотя, конечно, не дешево, он все же имеет намного меньшую стоимость отказа, чем Dual Top Evo 6, если выйдет из строя какая-либо отдельная деталь. Самая дорогая часть — ~ 800 долларов вместо 3100 долларов. Это все еще было очень трудным решением, но в конечном итоге я выбрал этот вариант, потому что я люблю горячую воду . Я пытался как можно ближе подойти к «настоящему» душу в доме на колесах класса B. Я еще не представляю, насколько я близок к этому, поскольку я еще не построил его, но … надеюсь, мы узнаем раньше слишком долго.Dual Top имеет ~ 11 литров, в то время как у него около 32 литров охлаждающей жидкости, энергию которой можно вовремя преобразовать в горячую воду. Эта система будет подключена через пластинчатый теплообменник с двойными стенками к моей пресноводной системе, как описано здесь.
Многообещающие ПЛЮСЫ этой системы:
- Много тепла… 5 кВт — это много, даже почти слишком много.
- Длительный душ… в надежде на 10–14 минут душа… например, Достаточно для 2 человек, чтобы принять «душ для автофургона» или для одного человека, чтобы принять роскошный душ от одного обогревателя.
- Безопасная питьевая вода. Двойной пластинчатый теплообменник должен позволить нам относиться к 35-галлонному водонагревателю как к совершенно безопасному для питья. См. В этой статье правила, которые использует сообщество солнечной горячей воды, но которые моряки, похоже, игнорируют. Мне не хотелось чувствовать, что я подвергаю риску кого-то еще, и мне не нужны ничтожные возможности для питья, и мне нужна возможность легко поживиться неделей или больше за раз.
- Надеюсь, низкая цикличность нагревателя, так как 8,5 галлонов охлаждающей жидкости должны сильно замедлить работу… подумайте о приготовлении пищи с использованием чугуна вместо титановой кухонной посуды.
- Надеюсь, достаточно тихо. Обогреватель снаружи и «далеко» от нас, спящих сзади. Вентилятор Noctua вроде 22 дБ или что-то безумно низкое. Вентилятор, который поставляется с устройством Sure Marine, немного выше — примерно 40 дБ, но, надеюсь, этот более высокий режим «наддува» не нужен во время сна.
- Электрический элемент мощностью 1440 Вт в водонагревателе Bosch можно изменять… можно уменьшить его, чтобы сэкономить батарею, или увеличить его для берегового питания. Это просто идеально для стандартной розетки 15 А x 120 В.Я хотел, чтобы зарядное устройство и обогреватель максимально использовали стандартные розетки. Ненавижу слишком «особенные» вещи, даже если бы они были более способными. Также на это устройство предоставляется 6-летняя гарантия.
- Если я смогу найти способ запустить насос без включения печи (например, дать охлаждающей жидкости остыть до температуры окружающей среды), я смогу получить пару часов низкоуровневого тепла без подачи печи на.
МИНУС
- Чтобы использовать горячую воду, нужно включить насос .Это раздражало, но это было единственное, что я смог найти, чтобы соответствовать правилам сообщества солнечной горячей воды И использовать устройство с хорошей репутацией. Я буду жить с этим как с средством, с помощью которого мы поддерживаем очень высокую тепловую массу системы и получаем своего рода систему непрерывного горячего водоснабжения. Мои цифры на самом деле не говорят о том, что он сможет этого добиться, но я слышал отчеты, говорящие об обратном. Лично я рассчитываю «только» на 12-минутный душ. Это не такая уж большая проблема. , так как в любом случае, вероятно, будет разумно включить нагреватель и насос, чтобы снова нагреть охлаждающую жидкость до 170F.
- Много деталей к лучшему и худшему… больше, но меньше точек отказа.
- Сложность установки довольно высока. Я не думаю, что какую-либо систему с подобными возможностями можно легко установить, например D2 airtonic + D5 hydronic + Isotemp или аналогичный. Dual Top Evo 6, вероятно, самый простой, но для этого потребовался один человек, способный настроить его для работы на большой высоте и изрядной части работы с шасси, ИЛИ из-за шума обогревателя внутри.
Я начал составлять более подробные примечания по установке, если вам интересно их проверить.
Вернуться к содержанию
Преимущества и указатели на буферные резервуары
В этой 30-минутной механической сессии журнал HPAC Magazine беседует со Стивом Голди, писателем по HPAC и специалистом по гидронике из Next Supply, и Ником Пеллегрино, техническим специалистом по продажам Thermo 2000, чтобы обсудить приложения, преимущества и советы по наилучшему использованию буферных резервуаров.
«Я был сторонником и большим поклонником буферных резервуаров уже много лет, — говорит Голди.Буферный резервуар делает котел счастливым, а кому не нужен счастливый котел? »
И Голди, и Пеллигрино выяснили, как буферный резервуар дает бойлеру или другому источнику тепла, например, тепловому насосу, массу, которая нагревается и снижает вероятность коротких циклов. Оба сравнивают буферный резервуар с аккумулятором, который принимает на себя тепловой заряд от нагревательного прибора, и по мере потребления энергии прибор будет вызван для подзарядки резервуара. В отличие от систем, в которых котел предназначен для включения и выключения в ответ на нагрузку; буферный резервуар отделяет котел от потребности в тепле от нагрузок, позволяя ему работать дольше и выходить на полную эффективность при нагревании буферного резервуара, и он дольше остается в выключенном состоянии между циклами.
Двухтрубный, четырехтрубный или более…
Что касается установки буферного резервуара, Пеллегрино описывает двухтрубную систему как новый способ работы, но оба динамика предпочитают четырехтрубную установку. Одним из преимуществ двухтрубного соединения является то, что оно не разделяет гидравлически котел (или отопительный прибор) со стороны потребления, поэтому один насос может циркулировать, отмечает Голди, но он также отмечает: «Теперь вы тоже жертвуете всем потенциальные преимущества буферного резервуара ».
При четырехтрубных соединениях есть вход и выход, образующие петлю на стороне котла, сбрасывающую энергию в резервуар, а затем два подключения на другой стороне, отводящие эту энергию в нагрузку и возвращающие холодную воду в резервуар.
Как объясняет Голди, такая установка позволяет резервуару расслаиваться, позволяя системе использовать преимущества различных температур в резервуаре. «Когда вы используете несколько соединений, мы можем сделать множество замечательных вещей с помощью буферных резервуаров», — говорит он.
Определение размера резервуара
Эксперты согласны с тем, что никогда не бывает плохо увеличивать буферный резервуар, но есть формула расчета размеров, которой разработчики могут следовать, используя желаемое минимальное время работы нагревательного прибора (Голди предлагает 10 минут), минимальную тепловую мощность нагревательного прибора, наименьшая нагрузка на систему, а также перепад температуры между температурами на входе и выходе резервуара (см. фото выше).
Как оправдать танк?
Чтобы получить преимущества буферного резервуара, требуется дополнительная стоимость. «Вы должны обучить потребителя, будь то конечный пользователь или генеральный подрядчик, и убедиться, что он понимает последствия», — говорит Голди. «Если мы хотим, чтобы система работала так же хорошо, как современные технологии, тогда буферный резервуар должен быть частью этой системы».
Буферный бак имеет и другие преимущества: он действует как гидравлический сепаратор, имеет вентиляцию и может служить в качестве чиллера для охлаждения.Но Пеллегрино советует: «Не забудьте правильно изолировать бак. Конденсация — враг системы охлажденной воды ».
Заключительные комментарии
Для Пеллегрино буферный резервуар — это эффективность, и Голди еще раз подчеркивает свою любовь к буферным резервуарам: «Меня не волнует, конденсируется он или нет, буферизация делает каждый котел лучше — точка».
Объявление
методов переноса вестерн-блоттинга | Thermo Fisher Scientific
Перенос белка — важный этап вестерн-блоттинга, который включает перенос белков, разделенных в геле с помощью электрофореза, на твердую матрицу-носитель.Иммобилизация белка на твердой опорной матрице облегчает обнаружение специфических белков с использованием антител, направленных против интересующего (-ых) белка (-ов). Типичные твердые матрицы представляют собой мембранные листы из нитроцеллюлозы, ПВДФ или нейлона. В этой статье рассматриваются и сравниваются методы переноса, рассматриваются свойства мембран и причины их выбора, а также приводятся рецепты для различных буферов переноса, используемых при переносе вестерн-блоттинга.
Изучите системы переноса Загрузить техническое руководство по вестерн-блоттингу
Вступление
Вестерн-блоттинг белков был введен Towbin et al.в 1979 году и в настоящее время является рутинным и фундаментальным методом анализа белков. Вестерн-блоттинг, также называемый белковым блоттингом или иммуноблоттингом, использует антитела для идентификации конкретных белковых мишеней, связанных с мембраной; Специфичность взаимодействия антитело-антиген позволяет идентифицировать целевой белок среди сложной белковой смеси, такой как клеточный или тканевый лизат. Вестерн-блоттинг можно использовать для получения качественных и полуколичественных данных относительно интересующего белка.
Основные этапы западного рабочего процесса: разделение, передача и обнаружение.
Первым шагом в процедуре вестерн-блоттинга является разделение белков в образце по размеру с помощью денатурирующего гель-электрофореза (т. Е. Электрофореза в полиакриламидном геле с додецилсульфатом натрия или SDS-PAGE) или нативного PAGE. После электрофореза разделенные белки переносятся или «блотируются» на твердую матрицу-носитель, обычно на мембрану из нитроцеллюлозы или поливинилидендифторида (ПВДФ). В процедурах, где разделение белков не требуется, образец можно наносить непосредственно на мембрану путем нанесения пятен с использованием метода, называемого дот-блоттингом.
Перенос белка из геля на мембрану необходим по двум причинам:
- Лучшая управляемость, обеспечиваемая мембраной по сравнению с хрупким гелем
- Лучшая доступность целевого белка на мембране для макромолекул, таких как антитела
После переноса мембрана должны быть заблокированы, чтобы предотвратить неспецифическое связывание антитела с поверхностью мембраны. Затем перенесенный белок исследуют последовательно антителами и детекторным зондом (например,г., фермент, флуорофор, изотоп). Затем используется соответствующий метод для обнаружения локализованного зонда для документирования местоположения и относительной численности целевого белка.
Помимо проблем, связанных с иммунодетекцией в рабочем процессе белкового блоттинга, потенциальным препятствием является перенос белков из гелевой матрицы на мембрану. На эффективность переноса белка могут влиять химический состав, толщина геля, молекулярная масса переносимых белков, тип мембраны и используемых буферов для переноса, а также метод переноса.
Способы перевода
Существует множество методов переноса, включая диффузионный перенос, капиллярный перенос, ускоренный нагревом конвекционный перенос, вакуумный блоттинг и электроблоттинг (электроперенос). Среди этих методов электроблоттинг стал наиболее популярным и широко используемым для вестерн-блоттинга, поскольку он быстрее и эффективнее, чем другие методы. Существует три способа электропереноса белков из SDS-PAGE или нативных гелей на мембраны:
Электроблоттинг
Методы электроблоттинга или электропереноса основаны на электрофоретической подвижности белков для их удаления из геля.Эти методы включают помещение содержащего белок полиакриламидного геля в непосредственный контакт с участком нитроцеллюлозной мембраны, мембраны из поливинилидендифторида (ПВДФ) или другой подходящей связывающей белок подложкой. Затем пара гель-мембрана «зажата» между двумя электродами, которые обычно погружены в проводящий раствор (буфер для переноса). При приложении электрического поля белки выходят из геля на поверхность мембраны, где они плотно прикрепляются.Полученная мембрана является копией структуры белка, который был в полиакриламидном геле.
Схема вестерн-блоттинга переноса белков из полиакриламидного геля на мембрану.
Мокрый перенос или перенос из резервуара
При выполнении влажного переноса гель сначала уравновешивается в буфере для переноса. Затем гель помещают в «сэндвич для переноса» (фильтровальная бумага-гель-мембрана-фильтровальная бумага), накрывают подушечками и прижимают их к опорной решетке. Поддерживаемый гелевый сэндвич помещается вертикально в резервуар между электродами из нержавеющей стали / платиновой проволоки, и резервуар заполняется буфером для переноса.
Электроперенос нескольких гелей может осуществляться в стандартном полевом варианте, который выполняется либо при постоянном токе (от 0,1 до 1 А), либо при напряжении (от 5 до 30 В) от 1 часа до ночи. Для переноса одного геля существует опция сильного поля, которая может сократить время переноса до 30 минут, но требует использования высокого напряжения (до 200 В) или высокого тока (до 1,6 А) и охлаждения. система для рассеивания огромного выделяемого тепла.
Эффективность переноса 80–100% достижима для белков между 14–116 кДа.Эффективность переноса повышается с увеличением времени переноса и в целом лучше для белков с более низкой молекулярной массой, чем для белков с более высокой молекулярной массой. Однако с увеличением времени возникает риск чрезмерного переноса (удаления, продувки) белков через мембрану, особенно для белков с более низкой молекулярной массой (<30 кДа) при использовании мембран с большим размером пор (0,45 мкм). .
Щелкните изображение, чтобы увеличить
Рабочий процесс мокрого / резервуарного электропереноса белка для вестерн-блоттинга.
Схема, показывающая сборку типичного аппарата вестерн-блоттинга для переноса в резервуар с положением геля, переносящей мембраны и направлением белка по отношению к положению электрода.
Смотреть: Как выполнить западный влажный перенос с помощью модуля Invitrogen Mini Blot
Изучить: Системы влажного переноса
Полусухой электроблоттинг (полусухой перенос)
В полусухом протеине Передаточный сэндвич помещается горизонтально между двумя пластинчатыми электродами.Скорость переноса улучшена по сравнению с влажным резервуаром за счет максимального увеличения тока, проходящего через гель, а не вокруг него. Для этого количество буфера, используемого при переносе, ограничивается тем, что содержится в сэндвиче для переноса. В этой методике очень важно, чтобы листы мембраны и фильтровальной бумаги были обрезаны до размера геля без выступов, а гель и фильтровальная бумага были тщательно уравновешены в буфере для переноса. Обычно используется очень толстая фильтровальная бумага (толщиной около 3 мм), чтобы удерживать больше буфера для переноса.
Метанол может быть включен в буфер для переноса, но обычно не используется. Электроперенос выполняется либо при постоянном токе (от 0,1 до ~ 0,4 А), либо при напряжении (от 10 до 25 В) в течение от 10 до 60 минут. В методах быстрого блоттинга используются буферы для переноса с более высокой ионной силой без метанола и сильноточный источник питания для сокращения времени переноса менее 10 минут. В быстрых методах сила тока поддерживается постоянной, а напряжение ограничивается максимумом 25 В.
Полусухой перенос электроблоттинга. Блоттер Invitrogen Power Blotter разработан специально для быстрого полусухого переноса белков 10–300 кДа из полиакриламидных гелей на нитроцеллюлозные или PVDF-мембраны за 5–10 минут. Power Blotter оснащен встроенным источником питания, оптимизированным для обеспечения последовательной и высокоэффективной передачи белка при использовании с обычно используемыми сборными или самодельными гелями (SDS-PAGE) и мембранами из нитроцеллюлозы или PVDF.
Часы: Как выполнить вестерн-блоттинг полусухой перенос с помощью Invitrogen Power Blotter
Изучить: Системы полусухого переноса
Сухой электроблоттинг (сухой перенос)
В методах сухого электроблоттинга используется специальный сэндвич-переносчик содержащие инновационные компоненты, исключающие использование традиционных буферов переноса.Уникальная гелевая матрица (пакет для переноса), включающая буфер, используется вместо буферных резервуаров или пропитанной фильтровальной бумаги. Высокая ионная плотность в гелевой матрице обеспечивает быстрый перенос белка. Во время блоттинга медный анод не выделяет газообразный кислород в результате электролиза воды, что снижает искажение блоттинга. В традиционных методах переноса белка, включая влажный и полусухой, используются инертные электроды, генерирующие кислород. Обычно время переноса сокращается из-за меньшего расстояния между электродами, высокой напряженности поля и высокого тока.Поскольку подготовка буферов не требуется, время установки и очистки значительно сокращается по сравнению с другими методами передачи.
Щелкните изображение, чтобы увеличить
Сухой перенос электроблоттинга. Система сухого блоттинга Invitrogen iBlot 2 обеспечивает быстрый вестерн-перенос без использования буферов. Эта система эффективно блокирует белки из акриламидных гелей за 7 минут или меньше и совместима как с PVDF, так и с нитроцеллюлозными мембранами. Система iBlot 2 имеет производительность, сравнимую с традиционными методами влажного переноса, за небольшую часть времени.
Эффективный и надежный перенос белка из геля на мембрану для блоттинга является краеугольным камнем успешного западного эксперимента по обнаружению. Точность результатов зависит от эффективности переноса метода вестерн-блоттинга.Традиционный мокрый перенос обеспечивает высокую эффективность, но требует времени и практических усилий. Полусухой блоттинг обеспечивает большее удобство и экономию времени по сравнению с традиционным влажным переносом, с гибкостью для использования нескольких типов буферных систем или предварительно собранных или самодельных стопок для переноса. Однако полусухой перенос может иметь более низкую эффективность переноса белков с большой молекулярной массой (> 300 кДа). Сухой электроблоттинг обеспечивает высокое качество переноса в сочетании со скоростью, а также удобство, поскольку для сухого электроблоттинга не требуются дополнительные буферы.
| Мокрый перенос | Полусухой перенос | Сухой перенос | |
| Время переноса | мин 60-120 мин | 9028 5 мин | |
| Требования к буферу для переноса | Требуется метанол (~ 1000 мл) | Буферы для переноса без метанола (~ 200 мл) | Буфер не требуется |
| Пропускная способность | +++ | +++ 90 + | + |
| Производительность (эффективность передачи) | +++ | ++ | +++ |
| Простота использования | ++ | +++ + | ++ |
| Очистка | Обширная очистка после каждого использования, включая удаление отходов опасного метанола | Легкая очистка требуется после каждого использования | Очень минимально при расширенном использовании |
| Особые соображения | Для более длинных перемещений может потребоваться охлаждение | Можно использовать несколько методов, включая буферы Towbin | Требуются предварительно собранные стопки для переноса |
для сравнения мокрого, полусухого и сухого способов переноса.Лизат A431 серийно разводили в геле Novex Tris-Glycine 4-20%. Белки переносили с помощью модуля Mini Blot в резервуаре Mini Gel, устройства переноса iBlot2, Power Blotter и Bio-Rad TransBlot Turbo.
Другие методы переноса
Диффузионный блоттинг
Диффузионный блоттинг основан на тепловом движении молекул, которое заставляет их перемещаться из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией. В методах блоттинга перенос молекул зависит от диффузии белков из гелевой матрицы и абсорбции на переносящей мембране.Поскольку абсорбированные белки «удаляются» из раствора, это помогает поддерживать градиент концентрации, который направляет белки к мембране. Первоначально разработанный для переноса белков из гелей ИЭФ (изоэлектрическая фокусировка), диффузионный блоттинг также полезен для других макромолекул, особенно нуклеиновых кислот. Диффузионный блоттинг наиболее полезен при приготовлении нескольких иммуноблотов из одного геля. Блоты, полученные этим методом, также можно использовать для идентификации белков с помощью масс-спектрометрии и анализа белков с помощью зимографии.Извлечение белка обычно составляет 25–50% от общего переносимого белка, что ниже, чем при использовании других методов переноса. Кроме того, перенос белка не является количественным. Диффузионный блоттинг может быть затруднен для очень больших белков в гелях SDS-PAGE, но более мелкие белки обычно легко переносятся.
Вакуумный блоттинг (вакуумный капиллярный блоттинг)
Вакуумный блоттинг — это вариант капиллярного блоттинга, при котором буфер из резервуара втягивается через гель и мембрану для блоттинга в сухую салфетку или другой абсорбирующий материал.Вакуумный блоттинг использует систему сушки геля для пластин или другое подходящее оборудование для сушки геля для вытягивания полипептидов из геля на мембрану, таких как нитроцеллюлоза. Нельзя использовать сильные насосы, потому что высокий вакуум разрушит гель или переносящую мембрану. Гели могут высохнуть через 45 минут под вакуумом, что потребует большого количества резервного буфера. Гели также имеют тенденцию прилипать к мембране после переноса, но регидратация геля может помочь облегчить разделение.
Эффективность переноса вакуумного блоттинга варьируется в пределах от 30 до 65%, с белками с низкой молекулярной массой (14.3 кДа) в верхней части этого диапазона эффективности и высокомолекулярные белки (200 кДа) в нижней части. Как и диффузионный блоттинг, вакуумный блоттинг допускает только качественный перенос.
Блоттинг-мембраны
Наиболее распространенными иммобилизационными мембранами для вестерн-блоттинга являются нитроцеллюлоза, поливинилидендифторид (ПВДФ) и нейлон. Эти мембраны обычно используются, потому что они предлагают:
- Большое отношение площади поверхности к площади объема
- Высокая связывающая способность
- Длительное хранение иммобилизованных макромолекул
- Простота использования
- Возможность оптимизации для низкого фонового сигнала и воспроизводимость
Мембраны вестерн-блоттинга обычно поставляются в листах или рулонах и обычно имеют толщину 100 мкм с типичным размером пор 0.1, 0,2 или 0,45 мкм. Большинство белков может быть успешно подвергнуто блоттингу с использованием мембраны с размером пор 0,45 мкм, в то время как мембрана с размером пор 0,1 или 0,2 мкм рекомендуется для белков или пептидов с низкой молекулярной массой (<20 кДа).
Нитроцеллюлозные мембраны
Нитроцеллюлозные мембраны — популярная матрица, используемая при блоттинге белков из-за их высокой аффинности связывания с белками, совместимости с различными методами обнаружения и способности иммобилизовать белки и гликопротеины. Нитроцеллюлозные мембраны также можно использовать для следующих целей: саузерн-блоттинг и нозерн-блоттинг, аминокислотный анализ и дот / слот-блот.Нитроцеллюлозные мембраны обладают способностью связывать белок от 80 до 100 мкг / см 2 . Считается, что иммобилизация белков происходит за счет гидрофобных взаимодействий, а высокие концентрации соли и низкие концентрации метанола улучшают иммобилизацию белка на мембране во время электрофоретического переноса, особенно для белков с более высокой молекулярной массой. Нитроцеллюлозные мембраны остаются популярным выбором из-за высокой эффективности необратимого связывания белков.
Мембраны PVDF
МембраныPVDF обладают высокой аффинностью связывания с белками и нуклеиновыми кислотами и могут использоваться для таких применений, как вестерн, саузерн, северный и дот-блоттинг.Мембраны из ПВДФ обладают высокой гидрофобностью и должны быть предварительно смочены метанолом или этанолом перед погружением в буфер для переноса. В этих приложениях связывание, вероятно, происходит посредством дипольных и гидрофобных взаимодействий. Мембраны PVDF обладают способностью связывать белок 170-200 мкг / см 2 и обеспечивают лучшее удерживание адсорбированных белков, чем другие носители, из-за большей гидрофобности. Из-за гидрофобности мембран PVDF они являются предпочтительным выбором для гидрофобных белков (т.е.е. мембранные белки). PVDF менее хрупок и хрупок, чем нитроцеллюлоза, и может быть полезен для экспериментов вестерн-блоттинга, требующих многократных циклов повторной обработки (процедур зачистки и повторного зондирования) для различных мишеней с использованием новой комбинации антител.
Нейлоновые мембраны
Заряженные нейлоновые (полиамидные) мембраны связывают белки и нуклеиновые кислоты за счет ионных, электростатических и гидрофобных взаимодействий. Нейлоновые мембраны очень чувствительны, обеспечивают стабильные результаты переноса и обладают способностью связывать белок 480 мкг / см 2 .Высокая долговечность нейлоновых мембран дает преимущества в экспериментах по вестерн-блоттингу, требующих процедур зачистки и повторного зондирования. Существенным недостатком использования нейлоновых мембран для блоттинга является возможность неспецифического связывания и сильного связывания с анионами, такими как SDS.
Сравнение мембран для блоттинга
При выборе мембраны свойства белка (т.е. заряд, гидрофобность) и последующее применение будут определять, какую мембрану использовать. Поиск оптимальной мембраны может потребовать экспериментов с вашим конкретным белком на разных мембранах.Знание свойств, преимуществ и недостатков каждой мембраны поможет определить лучший формат для вашего применения.
| Характеристики повторного зондирования | Связывающие взаимодействия | Связывающая способность | Преимущества | Недостатки | |
|---|---|---|---|---|---|
| Нитроцеллюлоза | 2 | Склонность к более низкому фону | Может быть хрупким и хрупким, что ограничивает использование при зачистке и повторном зондировании | ||
| PVDF | Можно удалить и повторно зондировать | Гидрофобный см | µг / см 2 | Тенденция к большей долговечности, чем нитроцеллюлоза | Перед использованием необходимо предварительно смочить метанолом или этанолом |
| Нейлон | Можно снять и повторно зондировать | Ионный, гидрофобный | и электростатический 480 мкг / см 2Высокая прочность | Высшее неспецифическое связывание с сильными анионами |
Изучить: Переносные мембраны
Буферы передачи
Для методов влажного переноса используется несколько различных буферов переноса.Тип используемого буфера зависит от интересующего белка, системы буферизации геля и метода переноса.
В большинстве экспериментов SDS не включается в буфер для вестерн-переноса, потому что отрицательный заряд, сообщаемый белкам, может вызвать их прохождение через мембрану. Обычно достаточно SDS, связанного с белками после разделения SDS-PAGE, для эффективного переноса их из геля на подложку мембраны. Для белков, которые склонны к преципитации, добавление SDS в низких концентрациях (<0.01%) может потребоваться. Следует отметить, что добавление SDS в буфер для переноса может потребовать оптимизации других параметров переноса (например, времени, тока) для предотвращения переноса белков через мембрану (также известного как «продувка»).
Метанол включен в большинство составов буферов для переноса, поскольку метанол способствует удалению SDS из белков после разделения с помощью SDS-PAGE, увеличивая их способность связываться с поддерживающими мембранами. Однако метанол может инактивировать ферменты, необходимые для последующих анализов, и может уменьшить размер геля и мембраны, что может увеличить время переноса белков с большой молекулярной массой (150 кДа) с плохой растворимостью в метаноле.Однако в отсутствие метанола белковые гели могут набухать в буферах с низкой ионной силой, поэтому рекомендуется предварительно набухать гели в течение от 30 минут до 1 часа, чтобы предотвратить искажение полосы.
Обычные буферы для переноса для влажного переноса
| Буфер для переноса | Состав | Гелевая система | Когда использовать | |
|---|---|---|---|---|
| Буксировочный буфер для переноса | 25 мМ Трис-HcCl, 192% (v: v) метанол, pH 8.3 | Трис-глициновые гели, трисиновые гели | ||
| CAPS Transfer Buffer | 10 мМ CAPS, 10% (об: об) метанол, pH 10,5 | Трис-глициновые гели, трициновые гели 286 | Целевые | белок имеет pI> 8,5; выполнение секвенирования белка по Эдману |
| Буфер для переноса Bis-Tris | 25 мМ бицин, 25 мМ Bis-Tris (свободное основание), 1 мМ EDTA, 20% (об: об) метанол, pH 7,2 | Bis- Трис-гели, трис-ацетатные гели, трис-глициновые гели | Необходимость ограничения модификаций белка во время переноса, выполнение секвенирования белка по Эдману |
Изучить: буферы для переноса
Рекомендуемое чтение
- Towbin и др.(1979) Электрофоретический перенос белков из полиакриламидных гелей на нитроцеллюлозные листы: процедура и некоторые применения. PNAS 76: 4350–4354.
- Куриен Б.Т. и Скофилд, Р.Х. (2009) Введение в белковый блоттинг. В: Блоттинг и обнаружение белков: методы и протоколы. Нью-Йорк: Humana Press. С. 9–22.
- Куриен Б.Т. и Скофилд, Р.Х. (2009) Неэлектрофоретический двунаправленный перенос одного геля SDS-PAGE с несколькими антигенами для получения 12 иммуноблотов.В: Блоттинг и обнаружение белков: методы и протоколы. Нью-Йорк: Humana Press. С. 55–65.
- Westermeier, R., et al. (2005) Блоттинг. В: Элетрофорез на практике. Руководство по методам и применению разделения ДНК и белков , 4-е изд. Нью-Йорк: Wiley-VCH. С. 67–80.
- Карей К.П., Сырбаску Д.А. (1989) Фиксация глутаральдегида увеличивает удерживание белков с низкой молекулярной массой (факторов роста), перенесенных на нейлоновые мембраны для вестерн-блоттинга. Анал. Biochem.