Бойлер косвенного нагрева: что это такое, почему и где его используют

Содержание:

Схема подключения
Принцип работы и виды
- Конструкция теплообменника
Бойлер косвенного нагрева
Сечение
- Подбор по таблице
- Расчет по скорости потока
Выбираем косвенный бойлер
Конструкция косвенного бойлера и принцип его действия
Схемы и правила подключения БКН
Схемы и правила подключения БКН
Как выбрать бойлер косвенного нагрева
- Расчет объема накопительного бака
- Схемы подключения к отопительной системе

Схема подключения

Нагреватель воды, даже самый надежный и добротно сделанный, может не дать хорошего результата. Основной причиной такого развития событий является неграмотная схема подключения или нарушение оптимальных принципов построения системы

Максимальное внимание стоит уделить группе безопасности. Этот комплект часто монтируется на вводе холодной жидкости и заменяет простой клапан

Причина проста: если поломается термостат, рост температуры и давления может быть очень стремительным.

Только немедленный сброс жидкости наружу способен предотвратить взрыв. Группа безопасности по пропускной способности далеко опережает простые клапаны и эффективно справляется с этой задачей. В ней содержится встраиваемый обратный клапан, больше того, часть моделей содержит также сливающие либо отсекающие шаровые краны. Арматура для водоснабжения выпускается в широчайшем ассортименте, и нет никакой унифицированной архитектуры ее. Для ввода холодной жидкости применяется блок с резьбой в ½ либо ¾ дюйма.

Кроме этой детали и обратного клапана, ставится шаровой кран, который поможет отсечь воду. По умолчанию гнездо под манометр перекрыто. Но если владельцев интересует входное давление жидкости, они могут сами демонтировать заглушку и установить измеритель.

Строго говоря, сливной ключ работает не сам по себе, а в тесной связке с предохранительным клапаном (открывая его и освобождая воде путь в канализацию). Соединение с сифоном оснащается резьбой в 1 дюйм. Предусматривается дополнительно отверстие для забора воздуха. К сведению: рекомендуется формировать максимально изящный слив в канализационную трубу. Даже такая утилитарная часть только выиграет от качественного оформления.

Группы безопасности для бойлеров выпускают многие компании: как российские, так и иностранные. Различия между ними обусловлены, прежде всего, той емкостью бака, с которой они могут справиться. Так, изделие Stiebel Eltron ZH 1, несмотря на странный облик, вполне функционально и способно работает с резервуарами в 200—1000 л. Система оснащена запирающим вентилем, обратным и охранным клапанами (последний дополняется сливным патрубком). Есть и редуктор для снижения давления. Истинное германское качество оборачивается очень существенной ценой изделия.

Более простые модификации являются, по существу, только усовершенствованной версией клапана. Правильный выбор, кроме чисто финансовой составляющей и общей емкости, учитывает всегда диаметр резьбы. Подавляющее большинство групп безопасности подключается к сливам резьбой для гофры или имеет в комплекте поставки сифон. Что касается наличия дополнительных деталей, они расширяют возможности потребителя… но и увеличивают предъявляемый к оплате счет.

Что касается изготовителя, тут важно не столько имя фирмы, сколько ее добросовестность. Даже в азиатских странах многое делается как следует, а вот европейские марки сейчас уже не являются на 100% гарантией надежности

Но, кроме средств защиты, внимание стоит уделить и основной рабочей части, а именно подключению бойлера косвенного нагрева со встроенным ТЭН. Эта работа не имеет существенных отличий от присоединения устройства классического электрического типа

Сетевое напряжение через нуль и фазу подводится к вводным клеммам на термостате. Нуль крепится на винт к корпусу накопителя. Далее ноль соединяют с первым контактом ТЭН, второй крепят на вывод регулятора, а фазу вводят на вход регулирующего блока.

Степень нагрева регулируется также перед включением, но уже после заполнения

Важно: запуск должен производиться с включенным защитным аппаратом. Это позволит предотвратить неприятные неожиданности

Термостат в описанной схеме фактически замещает предохранитель. Отдельные модели отличаются конструктивным слиянием термостата и терморегулятора, но на сути работы это никаким образом не отразится

Выбору устройства защитного отключения стоит уделить особое внимание: от него зависит безопасность как самой техники, так и людей, которые будут ей пользоваться

Подсоединение непосредственно к бойлерным клеммам (без опосредования дополнительной розеткой) всеми специалистами признается наиболее правильным и рациональным решением. Если все же нужна дополнительная точка подключения, она должна ставиться лишь после дифференцирующего автомата. В случае острой необходимости рекомендуется получить консультацию опытного электрика.

Принцип работы и виды

Бойлер косвенного нагрева представляет собой цилиндрическую емкость, предназначенную для накопления нагреваемой воды. Объем устройства может составлять от десятков до сотен литров и зависит от его модели и количества точек потребления горячей воды.

Принцип работы агрегата основан на нагревании воды, за счет энергии, отдаваемой отопительной системой. Проще говоря, внутри бака бойлера проходит труба, включенная в систему отопления дома, а для возможности использования горячей воды в летний сезон, когда отопление отключено, предусмотрен электрический нагревательный элемент (ТЭН).

Материалы, используемые при производстве бака бойлера:

Эмалированная сталь.
Нержавеющая сталь.
Пластик.

Емкости из пластика и нержавейки, наиболее устойчивы к коррозии и долговечны. Однако пластик менее устойчив к механическим повреждениям.

По типу размещения емкости, устройства разделяют на:

Напольного исполнения. Не требуют дополнительных крепежных работ, но при этом занимаю много места.
Настенные. Как правило, применяются в помещениях с ограниченным пространством. Бак крепиться к стене при помощи специальных штырей или крепления.

Способы нагревания воды в косвенном бойлере:

При помощи теплообменника.
Внутренней емкостью. В данном исполнении, бойлер состоит из двух баков, установленных один в другой. Во внутреннем баке находится вода, предназначенная для подачи к точкам потребления, а в промежутке, между стенками внешней и внутренней емкостей, циркулирует горячая вода из системы отопления дома.
Электрическим нагревателем. В бак устройства устанавливается электрический нагревательный элемент. Такой режим работы бойлера используется в теплое время года, когда система отопления отключена и не способна согреть воду в его баке. Следует отметить, что работа агрегата от электрической сети, приводит к большому расходу электрической энергии, так как при снижении температуры воды в баке, включение нагревателя происходит автоматически.

Конструкция теплообменника

Передача тепла от основного теплоносителя (воды в отопительной системе) происходит при помощи змеевидной трубки из латуни или стали (теплообменника).

Теплообменник может располагаться как внизу емкости, так и по всей ее высоте (такое техническое решение обеспечивает более равномерный нагрев воды в бойлере).

Некоторые модели агрегатов для нагрева воды, могут оснащаться двумя теплообменниками, к одному подключается одноконтурный отопительный котел, а к другому – нагреватели на основе альтернативной энергии (солнечной, ветряной и т.п.), применяемые в периоды отключения отопительной системы.

Защита от коррозии

Косвенный бойлер, в процессе эксплуатации, постоянно подвергается, губительному для его составных элементов, коррозионному воздействию. Для увеличения ресурса агрегата и его безаварийной работы, применяется электрохимическая защита (ЭХЗ), представляющая собой положительный электрод, изготовленный из анода магния и помещенный в емкость бойлера. Обладая более низким электрическим потенциалом, чем элементы конструкции емкости, он заставляет коррозию воздействовать именно на него, защищая металлические элементы устройства. Магниевый анод требует периодической замены, так как со временем эксплуатации он разрушается и перестает обеспечивать должную защиту.

Бойлер косвенного нагрева

Многие владельцы частных домов задаются вопросом, как за счет отопительной системы снабжать дом не только теплом, но и горячей водой. Почему такой вопрос вообще возникает, ведь рынок просто кишит предложениями электрических и газовых накопительных и проточных водонагревателей? Все очень банально – электроэнергия недешевая, а газовые колонки не способны давать комфортную для пользования постоянную температуру. Поэтому косвенные нагреватели являются прекрасным вариантом для дома с отоплением от газового котла, более того – экономичным.

Сечение

Расчет сечения трубы водопровода возможно выполнен двумя методами:

Подбором по таблице значений.
Расчетом по большой допустимой скорости потока.

Подбор по таблице

Фактически, таблица не требует каких-либо комментариев.

Условный проход трубы, мм	Расход, л/с
10	0,12
15	0,36
20	0,72
25	1,44
32	2,4
40	3,6
50	6

Скажем, для расхода в 0,34 л/с достаточно трубы ДУ15.

Расчет по скорости потока

Расчет диаметра водопровода по расходу воды через него возможно выполнен с применением двух несложных формул:

Формулы расчета площади сечения по его радиусу.
Формулы расчета расхода через известное сечение при известной скорости потока.

Первая формула имеет форму S = ? r ^2. В ней:

S – искомая площадь сечения.
? – число «пи» (приблизительно 3,1415).
r – радиус сечения (добрая половина ДУ либо внутреннего диаметра трубы).

Вторая формула выглядит как Q = VS, где:

Q – расход;
V – скорость потока;
S – площадь сечения.

Для удобства вычислений все величины переводятся в СИ – метры, квадратные метры, метры в секунду и кубические метры в секунду.

Давайте своими руками вычислим минимальный ДУ трубы для следующих вводных данных:

Расход через нее образовывает все те же 0,34 литра в секунду.
Скорость потока, применяемая в вычислениях – максимально допустимые 1,5 м/с.

Расход в величинах СИ будет равным 0,00034 м3/с.
Площадь сечения в соответствии с второй формулы должна быть не меньше 0,00034/1,5=0,00027 м2.
Квадрат радиуса в соответствии с первой формулы равен 0,00027/3,1415=0,000086.
Извлекаем из этого числа квадратный корень. Радиус равен 0,0092 метра.
Чтобы получить ДУ либо внутренний диаметр, умножаем радиус на два. Итог – 0,0184 метра, либо 18 миллиметров. Как легко подметить, он близок к взятому первым методом, хоть и не сходится с ним в точности.

Выбираем косвенный бойлер

Чтобы правильно подобрать резервуар косвенного нагрева для частного дома или квартиры, выясните следующие моменты:

Число постоянно проживающих людей и режим водоразбора. Цель – рассчитать общий расход санитарной горячей воды.
Производительность водонагревателя ограничена мощностью котла и солнечного коллектора. Если источник тепла еще не установлен, подбирайте отопительное оборудование с учетом запаса мощности 50—100% на загрузку бойлера.
Отведите место под размещение аппарата и продумайте способ монтажа – настенный либо напольный.
Определитесь с функционалом нагревателя – нужен ли ТЭН, второй теплообменник.

Расчет потребления воды из системы ГВС мы предлагаем вести по минимальным показателям. В сутки 1 человеку требуется 20 л теплой воды на помывку (душ) и 12 литров – для хозяйственных нужд, всего – 32 л. Значит, семье из 2 чел. понадобится бойлер полезным объемом 50…80 л, для троих жильцов – минимум 100 литров. Если хочется наполнять ванну, выбираем танк на 120 л и более. Упрощенный алгоритм подбора отражен в таблице:

Скорость нагрева бака сильно зависит от мощности теплогенератора. Если здание отапливается котлом 10—15 кВт, ставить накопитель на 200 л бессмысленно – пока вода нагреется, дом успеет остыть. Дело в том, что приоритет загрузки бойлера выше, нежели отопление. Упрощенно: пока бочка не прогреется до нужной температуры, радиаторная сеть не получит требуемое количество тепла.

Приведем пример расчета мощности котла:

Исходные данные: объем бойлера составляет 200 литров, температура в системе ХВС – плюс 10 °С, ГВС – 50 градусов.
Для нагрева 1 кг воды на 1 градус потребно 1.16 Вт тепловой энергии. Считаем расход теплоты за 1 час: 1.16 х 200 х (50 — 10) = 9.28 кВт.
Чтобы сократить время загрузки вчетверо (до 15 мин), нужно подать в 4 раза больше энергии – 9.28 х 4 = 37.12 кВт. Результат: мощность отопительного агрегата в максимальном режиме – 40 кВт, иначе бойлер станет нагреваться дольше.

Общие рекомендации по выбору «косвенника»:

если позволяет бюджет, лучше купить нагреватель типа «емкость в емкости» — аппарат более эффективен в работе, обслуживание – только ежегодная промывка; всегда выясняйте полезную вместительность резервуара – она меньше заявленных габаритов на 10—30% из-за объема, занимаемого теплообменником;

накопитель большой емкости лучше брать в напольном исполнении; для жилища в многоквартирном доме подойдет горизонтальный бойлер, подвешиваемый ближе к потолку; при отсутствии солнечных коллекторов стоит обратить внимание на комбинированные модели, обеспечивающие работу ГВС в течение теплого периода; минимальная толщина стенок эмалированного бака должна составлять 2 мм. Железные танки, покрытые термостойкой пластичной эмалью с добавлением циркония, практически не уступают нержавеющим в надежности, зато обходятся гораздо дешевле

Слабое место нержавейки – сварные швы, успешно корродирующие в случае полной выработки магниевого анода. Кстати, лучше выбирать изделие с титановым электродом – он служит втрое дольше

Железные танки, покрытые термостойкой пластичной эмалью с добавлением циркония, практически не уступают нержавеющим в надежности, зато обходятся гораздо дешевле. Слабое место нержавейки – сварные швы, успешно корродирующие в случае полной выработки магниевого анода. Кстати, лучше выбирать изделие с титановым электродом – он служит втрое дольше.

Конструкция косвенного бойлера и принцип его действия

Устройство косвенного бойлера состоит из теплоизоляционного бака, имеющего внутри водонагревательный элемент, а именно змеевик (трубчатый теплообменник). Последний представляет собой греющий элемент, по которому проходит теплоноситель (вода либо антифриз), и который подключается через индивидуальный контур к системе в целом или котлу отопления в частности. Время нагрева воды непосредственно зависит и от мощности, и от площади поверхности змеевика. Зачастую емкости водонагревателей оснащены встроенным анодом, способствующим его пассивной защиты. косвенного нагрева можно встретить напольного либо настенного исполнения.

Принцип работы бойлеров довольно прост. Проходя через водонагревательный элемент (змеевик), теплоноситель (вода либо антифриз) передает часть тепла находящейся в баке воде. Таким образом, стенки змеевика служат поверхностью теплообмена. Другими словами, внутри бака установлено что-то вроде радиатора системы отопления, только греющего не воздух, а нашу воду в баке.

Схемы и правила подключения БКН

Схема подключения и особенности монтажа бойлера косвенного нагрева зависят от класса прибора и системы отопления в доме. Необходимо правильно выбрать место установки, ориентируясь на расположение котла, врезку насосов и уже имеющуюся разводку. Попробуем разобраться, что необходимо учесть при монтаже нагревательного оборудования.

Вариант #1 – обвязка с трехходовым клапаном

Это одна из наиболее популярных схем, так как при ее применении происходит параллельное подключение отопительной системы и БКН, оснащенное запорной арматурой. Бойлер необходимо установить около котла, на подачу врезать циркуляционный насос, затем трехходовой клапан.

Данная схема успешно применяется, если используется несколько обогревательных приборов, например, два разных котла.

Трехходовой клапан – это своеобразный переключатель, который управляется термореле. При понижении температуры срабатывает автоматика, и поток теплоносителя с обогревательного контура перенаправляется в БКН

По сути, это система с приоритетом, которая обеспечивает быстрый нагрев воды в бойлере при полном отключении радиаторов на некоторое время. Как только температура повышается до заданного значения, вновь срабатывает трехходовой клапан и возвращает теплоноситель в прежнее русло – в отопительную систему. Этот способ обвязки пригодится тем, кто использует бойлер в постоянном режиме

Вариант #2 – схема с двумя циркуляционными насосами

Если бойлер применяют редко (например, сезонно или по выходным) или появилась необходимость в воде, температура которой ниже, чем в системе обогрева, применяют схему с двумя Система водяного отопления с принудительной циркуляцией: схемы, варианты реализации, технические тонкости циркуляционными насосами. Первый устанавливают на трубе подачи, непосредственно перед БКН, второй – на контуре отопления.

Циркуляционный насос запитан через термореле, поэтому начинает действовать только при снижении температуры ниже требуемой. Ускорение нагрева происходит вместе с включением принудительной циркуляции

Трехходовой клапан в данной схеме отсутствует, обвязка оборудована с применением простых соединительных тройников.

Вариант #3 – обвязка с гидравлической стрелкой

Это подключение используют для объемных бойлеров (200 л и более) и разветвленных отопительных систем с множеством дополнительных контуров. Примером может служить система отопления в двухэтажном доме, где кроме многоконтурной радиаторной сети используются теплые полы.

Гидравлический распределитель (гидрострелка) необходим, чтобы упростить схему отопительной системы и избежать монтажа рециркуляционных насосов на каждую отопительную ветку

Оборудование гидрострелки позволяет избежать теплового удара, так как давление воды в каждом контуре будет одинаковым. Самостоятельно сделать обвязку по данной схеме довольно сложно, поэтому лучше обратиться к профессиональным монтажникам.

Вариант #4 – использование рециркуляции теплоносителя

Рециркуляция полезна, когда присутствует контур, нуждающийся в постоянной подаче горячей воды – например, полотенцесушитель. Если его подключить к системе отопления, теплоноситель будет постоянно циркулировать, а сушилка функционировать и одновременно служить отопительным прибором.

Применение рециркуляции обладает одним большим преимуществом – не нужно ждать, когда вода нагреется до нужной температуры, она всегда будет горячей

Но у этой схемы есть и недостатки. Главный – это увеличение расходов на топливо, потому что требуется постоянный прогрев охлаждаемой в контуре воды. Второй минус – смешивание воды в бойлере. Обычно горячая вода находится в верхней части, и оттуда поступает к точкам водоразбора, здесь же она перемешивается с холодной, вследствие чего на выходе температура немного ниже.

Существуют модели бойлеров со встроенной рециркуляцией, то есть с готовыми патрубками для подключения полотенцесушителя. Но дешевле приобрести обычный бак, применив для подключения тройники.

Вариант #5 – система с энергонезависимым котлом

Отличительная особенность данной схемы – установка бойлера на более высоком уровне, чем котел и отопительные приборы. Предпочтение отдается настенным моделям, которые можно подвесить на высоте 1 м над полом.

Напольные модели конкретно в рамках данной схемы уступают настенным скоростью и качеством нагрева. Температура воды значительно ниже (примерно как в обратном трубопроводе), следовательно, и запас горячей воды меньше

Энергонезависимый тип отопления строится на применении законов гравитации, следовательно, теплоноситель будет циркулировать и при отключении электричества. В обычном режиме можно подключит циркуляционные насосы.

Схемы и правила подключения БКН

Вариант #1 – обвязка с трехходовым клапаном

Вариант #2 – схема с двумя циркуляционными насосами

Вариант #3 – обвязка с гидравлической стрелкой

Вариант #4 – использование рециркуляции теплоносителя

Вариант #5 – система с энергонезависимым котлом

Как выбрать бойлер косвенного нагрева

Сделать правильный выбор подходящей модели бойлера косвенного нагрева – дело сложное для новичка. Однако непосильного здесь ничего нет, надо лишь учесть несколько важных нюансов:

Выбирая для квартиры или частного дома водонагреватель с косвенным нагревом, первым делом необходимо определить оптимальный объем накопительного бака. Чтобы горячей воды хватило всем членам семьи, рассчитывают с учетом примерного расхода 100 л за сутки одним человеком.
Экономически выгоден косвенный бойлер нагрева воды для семьи из четырех и более человек

При таком количестве людей примерный расход ГВС составляет 1,5 л/мин.
Обращая внимание на объем бака, учитывают время нагрева. Большая емкость дольше будет нагреваться

Возможно, стоит отдать предпочтение модели с двумя теплообменниками или с системой «бак в баке».
От состава теплоизоляции зависит, как долго вода останется горячей после выключения котла. Дешевые водонагреватели идут с поролоном. Пористый материал слабо удерживает тепло и быстро разлагается. Оптимальной теплоизоляцией служит минвата или вспененный полиэтилен.
Чтобы сделать правильный выбор, надо сопоставить мощность косвенного водонагревателя и отопительного котла. Если последний характеризуется слабыми параметрами, бойлер станет непосильной нагрузкой.
Покупая любую модель, обязательно обращают внимание на наличие термостата, клапана и других элементов защиты.

Когда со всеми важными нюансами вопрос решен, можно уделить внимание форме, дизайну, производителю и прочим мелочам

Расчет объема накопительного бака

Чтобы сделать примерный расчет объема накопительного бака, можно воспользоваться простым снятием показаний водяного счетчика. Когда в доме постоянно прибывает одинаковое количество людей, суточный расход будет иметь одни и те же данные.

Более точный расчет объема основан на подсчитывании водоразборных точек с учетом их предназначения и количества проживающих членов семьи. Чтобы не вдаваться в сложные формулы, расход горячей воды берут из таблицы.

Схемы подключения к отопительной системе

При выборе схемы подключения косвенного бойлера для нагрева воды учитывают месторасположение прибора в доме, а также особенности разводки системы отопления.

Простая и часто используемая схема основана на подсоединении косвенного прибора через трехходовой клапан. В итоге образуется два контура нагрева: отопительный и водогрейный. После котла перед клапаном врезается циркуляционный насос.

Если потребность в горячей воде небольшая, подходит схема системы с двумя насосами. Косвенный водогрейный прибор и отопительный котел образуют два параллельных контура нагрева. На каждой линии установлен свой насос. Схема подходит для загородных домов, где горячей водой редко пользуются.

Сложнее получается схема подключения, если в доме вместе с радиаторами установлена система «теплый пол». Для распределения давления по всем линиям, а вместе с косвенным бойлером их получатся три, устанавливают гидравлический распределитель. Узел нормализует циркуляцию воды через «теплый пол», водонагреватель и радиаторы. Без распределителя насосное оборудование выйдет из строя.

У косвенных водогрейных приборов с рециркуляцией из корпуса выходит три патрубка. Традиционно два выхода служат для подключения к системе отопления. От третьего патрубка ведут закольцованный контур.

Если косвенный прибор нагрева воды не имеет третьего патрубка, а рециркуляцию надо сделать, то контур возвратной линии подсоединяют к трубе ХВС и дополнительно врезают рециркуляционный насос.