Теплоакумулятор — це бак з водою, у якому тепло зберігають на кілька годин. Фізично це той самий бак, що й буферна ємність, лише з іншою задачею. Про буфер як вузол гідравліки, тобто про витрати, розморожування й змішування, розібрано в статті, коли потрібна буферна ємність. Тут бак розглядаємо як накопичувач: тепловий насос удень заряджає його від сонячної станції, а ввечері будинок бере тепло з бака.
Скільки тепла тримає бак
Вода запасає 1,163 кВт·год тепла на 1 000 л на кожен градус. Для накопичення важить перепад: від температури, до якої насос гріє бак удень, до найнижчої, яка ще потрібна опаленню ввечері.
Для теплої підлоги з подачею 35 °C і бака, нагрітого до 55 °C, перепад становить 20 градусів:
| Об'єм бака | Тепло, кВт·год | Електрика насоса на заряд, кВт·год | Заміщує ввечері, кВт·год |
|---|---|---|---|
| 300 л | 7,0 | 2,0 | 1,5 |
| 500 л | 11,6 | 3,3 | 2,5 |
| 800 л | 18,6 | 5,3 | 4,0 |
| 1 000 л | 23,3 | 6,6 | 5,1 |
Розрахунок редакції. Заряд — за сезонним коефіцієнтом W55, заміщення — за W35 для R32 Hydrosplit 12 кВт, каталог LG THERMA V 2022.
Дві останні колонки різні, бо гріти воду до 55 °C насосу важче, ніж до 35 °C. За каталогом LG THERMA V сезонний коефіцієнт R32 Hydrosplit 12 кВт при воді 55 °C становить 3,5, при 35 °C — 4,6. Кожна кіловат-година сонця, яку насос кладе в бак, увечері заміщує 0,76 кВт·год з мережі. Чверть енергії втрачається на те, що вода в баку гарячіша, ніж потрібна підлозі.
Схема: вдень у бак, ввечері з бака
Удень, коли станція дає більше, ніж бере будинок, насос гріє бак вище звичайної уставки. Ввечері насос вимикається або працює менше, а підлога бере воду з бака через змішувальний вузол, який знижує 55 °C до потрібних 35. Поки бак тепліший за подачу, насос не потрібен.
Гідравлічно це та сама схема з буферною ємністю між насосом і контурами, що в розборі чотирьох схем обв'язки. Різниця в керуванні: насос має знати, коли є надлишок, і піднімати температуру бака саме тоді. Для цього потрібен сигнал від інвертора станції або контролер, який перемикає уставку за розкладом.
Скільки надлишку є в квітні
Ми взяли погодинний ряд PVGIS для Києва за 2019–2023 роки і той самий будинок 150 м² з теплою підлогою, що в інших наших розрахунках. Бойлер гарячої води гріється з 11:00 до 15:00. Станція 5 кВт у середній квітневий день дає близько 13 кВт·год надлишку понад те, що насос забирає напряму. Поза цими годинами насос бере на опалення ще 9,7 кВт·год.
Бак 500 л забирає чверть надлишку і закриває чверть вечірнього опалення. Щоб покрити всі 9,7 кВт·год, які насос бере поза денними годинами, знадобився б бак близько 2 000 л. Таку ємність рідко є куди поставити, а тепловтрати самого бака зростають разом з об'ємом.
Батарея на 10 кВт·год у тому самому квітні забирає майже весь надлишок і може живити насос увечері майже повністю. Скільки годин вона тягне насос у мороз, порахували в статті про акумулятор для теплового насоса.
Коли бак працює, а коли ні
Сезон. Надлишок, який є куди покласти, з'являється лише тоді, коли будинок ще гріється, а сонце вже світить. У нашому розрахунку це березень, квітень і жовтень: поза денними годинами насос бере на опалення в середньому 15,4, 9,7 і 6,4 кВт·год на день. У травні й вересні надлишку багато, але вечірнє опалення майже не потрібне. У грудні й січні станція дає мало, і її енергію насос забирає напряму. Скільки саме, показано в розрахунку, скільки насос бере від станції напряму.
Прилади опалення. Перепад 20 градусів можливий лише з теплою підлогою або іншими приладами, яким вистачає 35 °C. Радіаторам потрібно 50–55 °C. R32-моделі LG THERMA V за каталогом гріють воду опалення до 65 °C, і запас над подачею лишається близько 10 градусів: удвічі менше тепла в тому самому баку. R410A Split гріє до 57 °C, тож з радіаторами на 55 °C бак як накопичувач не працює.
Робота насоса на гарячій воді. Що вища температура бака, то менше тепла насос дає на кожну кіловат-годину і то менша його потужність. Межу 65 °C гідроспліта з водою до 65 °C варто тримати як запас, а не як щоденний режим заряду.
Тепловтрати бака. Бак на 55 °C постійно віддає тепло котельні. В опалюваному об'ємі будинку це тепло лишається вдома, у неопалюваній прибудові воно втрачене. Ізоляцію бака тут не економлять.
Бойлер гарячої води вже є накопичувачем
Найдешевший теплоакумулятор у будинку з насосом — бойлер. Його й так гріють щодня, і перенести цей нагрів на 11:00–15:00 нічого не коштує, крім налаштування розкладу. У наших розрахунках гаряча вода — це близько 8 кВт·год тепла на добу, і денний нагрів бака помітно піднімає частку енергії станції, яку насос бере напряму.
Окремий бак-теплоакумулятор має сенс тоді, коли бойлер уже гріється вдень, у березні, квітні й жовтні станція регулярно віддає надлишок у мережу, а продаж для вас недоступний або невигідний.
Бак чи батарея
| Бак 500 л | Батарея 10 кВт·год | |
|---|---|---|
| Що зберігає | тепло для опалення | електрику для будь-якого навантаження |
| Забирає з квітневого надлишку | 3,3 кВт·год | до 10 кВт·год |
| Заміщує ввечері | 2,5 кВт·год | до 9,7 кВт·год, мінус втрати |
| Під час відключення | гріє, лише поки живиться циркуляція | живить насос і будинок |
| Умова | тепла підлога, місце в котельні | гібридний інвертор |
Бак не замінює батарею, якщо мета — резерв на відключення: без живлення циркуляційного насоса тепло з бака до кімнат не дійде. Як резерв для тепла бак 500 л дає близько 2,6 години січневого опалення будинку 150 м², якщо циркуляція працює.
Що перевірити до покупки бака
- Чи будинок гріється теплою підлогою або приладами, яким вистачає 35 °C.
- Чи бойлер уже гріється вдень, бо це найпростіший накопичувач.
- Скільки надлишку станція реально віддає в мережу в березні, квітні й жовтні: дивіться дані інвертора за ці місяці.
- Чи може контролер насоса піднімати уставку бака за сигналом або розкладом.
- Де стане бак на 500–1 000 л і чи ця котельня в опалюваному об'ємі.