Расчёт основных параметров бойлера
Прежде чем приступить к поиску материала и непосредственно изготовлению, потребуется провести расчёт минимального объёма резервуара и рабочей длины теплообменника.
Объём и форма бака
Объём резервуара для воды напрямую зависит от количества жильцов, постоянно проживающих по месту установки оборудования. Считается, что в сутки человек расходует до 80 л воды. За расчётное значение рекомендуется брать 45–50 л на человека. При превышении нормы вода в баке будет застаиваться, что непременно скажется на её качестве.
Форма бака выбирается с учётом силы давления в водопроводной системе. Если давление низкое, то допускается использование самодельных бойлеров с квадратным резервуаром. При высоком давлении в системе можно использовать только оборудование со скруглённым дном и верхом.
Бойлеры с накопительным резервуаром квадратной и прямоугольной формы можно использовать только в системах водоснабжения с низким рабочим давлением
Дело в том, что повышенное давление способствует возникновению изгибающих усилий на стенках бака, поэтому резервуар квадратной или прямоугольной формы может деформироваться. Ёмкость с круглым дном более устойчива к деформациям за счёт лучшей обтекаемости.
Мощность и длина теплообменника
В вертикальных моделях косвенного нагрева в качестве теплообменника обычно используется змеевик из меди, расположенный между входным и выходным отверстием.
Змеевик для бойлера из медной трубы
Для самостоятельного изготовления лучше всего использовать медную трубу диаметром 10 мм. Такое изделие без труда гнётся руками без применения какого-либо инструмента. При использовании металлопластиковой трубы следует учитывать, что температура нагрева теплоносителя не должна быть более 90 оC, иначе труба деформируется, а стыки протекут — это приведёт к смешиванию воды в резервуаре.
Длина трубы, необходимая для изготовления змеевика, рассчитывается по формуле L = P / (3,14 ∙d ∙∆Т), где:
- L — длина трубы (м);
- d — сечение трубы (м);
- ∆Т — разность температур нагретой и холодной воды (оC);
- P — мощность теплообменника на каждые 10 л воды (кВт).
По мнению специалистов, на каждые 10 л воды должно приходиться не менее 1,5 кВт тепловой энергии. С учётом этого можно рассчитать длину трубы для изготовления змеевика.
Например, рассчитаем материал для змеевика, который будет установлен в бойлер ёмкостью 200 л. Температура холодной воды, поставляемой в ёмкость, будет равняться 15 оС, а после нагрева необходимо получить воду с температурой 80 оС: L = 1,5 ∙20 / (3,14 ∙0,01 ∙65) ≈ 15 м.
Таблица: длина медного теплообменника для бойлеров ёмкостью 50–200 литров
| Объём накопительного резервуара, л | Мощность оборудования, кВт | Длина теплообменника, м | Диаметр резервуара бойлера, м | Диаметр витка, м | Количество витков |
| 200 | 30 | 15 | 0,5 | 0,4 | 12 |
| 150 | 22,5 | 11 | 0,5 | 0,4 | 9 |
| 100 | 15 | 7,5 | 0,4 | 0,3 | 8 |
| 50 | 7,5 | 4 | 0,4 | 0,3 | 5 |
Количество витков змеевика зависит от способа изгиба и расстояния между элементами. Обычно змеевик располагается так, чтобы расстояние между витками и стенками резервуара было не менее 10–12 см. Расстояние между витками не должно быть менее 5 см. Расчётные значения для накопительных резервуаров различного объёма можно увидеть в таблице выше.
Если бойлер косвенного типа необходимо оборудовать трубчатым электронагревателем, то мощность высчитывается исходя из того, что для быстрого нагрева 50 л воды необходим ТЭН мощностью не менее 1,5 кВт. Кроме того, любой комбинированный бойлер должен быть оборудован термостатом.
Двухконтурный котел или бойлер косвенного нагрева?
Перед владельцем частного дома или коттеджа практически всегда встает проблема в отношении получения горячей воды.
Ранее для этих целей широко использовались различные системы получения горячей воды, но самыми популярными, с точки зрения практичности и экономии, были примитивные газовые колонки или, в лучшем случае, громоздкие самодельные бойлеры косвенного нагрева.
Что изменилось?
Газовые колонки по своей конструкции, надежности и удобству сильно шагнули вперед. И, более того, в некоторых случаях они изменились до неузнаваемости, превратившись в настенные газовые котлы, с открытой камерой сгорания, использующей для горения воздух из помещения, или даже с закрытой, с забором воздуха снаружи и принудительным дымоудалением через коаксиальный дымоход. Великолепные котлы, работающие в полностью автоматическом режиме.
Чем отличается двухконтурный газовый котел от газовой колонки? Тем, что в двухконтурном котле имеется два теплообменника, один из которых нагревает теплоноситель системы отопления, а другой – воду для хозяйственных нужд. Или они собраны в один теплообменник, в котором вода системы отопления и бытовая горячая вода двигаются во встречных направлениях, тогда этот единый теплообменник называется битермическим.
Такие котлы сейчас очень популярны, они просты, дешевы и надежны. Но в каждом, кажущемся идеальным варианте, всегда имеется подвох.
Двухконтурные газовые котлы имеют откровенно слабые показатели по части генерации горячей воды. В зависимости от мощности, двухконтурный котел способен нагреть в непрерывном режиме от 6-7 до 10-12 л горячей воды в минуту в лучшем случае. Если в доме установлены кухонная мойка и душ – этого вполне достаточно. А если семья большая, душей два и имеется еще и ванна – тут уже стоит задуматься, двухконтурный котел может и не справиться. Нет, так или иначе требуемую горячую воду он за какое-то время выдаст, но за это время вода в системе отопления может успеть остыть. Кроме того, если теплообменник битермический, при переключении котла на отопление остывшая вода из системы отопления попадет в сильно разогретый приготовлением горячей воды теплообменник. Автоматика заметит чрезмерно большой перепад температуры и отключит котел, переведя его в аварийный режим до тех пор, пока теплообменник не остынет, а некоторым моделям газовых котлов потребуется и ручное включение.
Еще один недостаток настенных газовых котлов, приготавливающих воду в теплообменниках это то, что теплообменник греется непосредственно пламенем горелки. Для теплообменника отопления в этом нет ничего страшного, так как из воды уже удален кислород, находящиеся в воде при первоначальной заливке соли и минералы осели, циркулирует одна и та же подготовленная, «пустая» вода. А вода из системы водоснабжения, используемая для приготовления горячей воды, несет все новые и новые соли и минералы. Накипь неизбежна. Со временем теплообменнику требуется промывка, причем в некоторых регионах это время может быть очень коротким. Профессиональная промывка теплообменника специальными химическими средствами недорога и мы такие услуги успешно предоставляем, но делать ее необходимо практически каждый год, и со временем может накопиться приличная сумма потраченных на промывку денег.
Что же делать?
Идеальным средством получения больших объемов горячей воды является бойлер косвенного нагрева.
Снимая тепло с контура отопления, запитываясь отдельной веткой от распределительного коллектора, бойлер косвенного нагрева, в щадящем для котла режиме, создает большой запас горячей воды, всегда готовой к использованию. Качественная теплоизоляция, выполненная из твердого пенопласта или пенополистирола, предохраняет воду от остывания долгое время. Благодаря мощным и длинным теплообменникам, встроенным в бак бойлера, они чрезвычайно эффективны и способны готовить действительно большие объемы воды – души, ванны, и даже джакузи – все это будет наполняться большим, свободным напором, не перегружая котел. Кроме того, в бойлере косвенного нагрева, вода водоснабжения нагревается водой контура отопления, а не пламенем, не создается зон перегрева на стенках трубок теплообменника, и накипи образуется намного, намного меньше!
Также, очень часто бойлеры косвенного нагрева оборудуются дополнительным тэном и способны работать вообще без котла, во время регламентных работ с котлом или при другой необходимости. Бойлер косвенного нагрева – горячая вода всегда. Если у Вас большая семья, несколько санузлов, ванная, то бойлер косвенного нагрева – это Ваш выбор!
www.teplomir-nsk.ru
Теплоаккумулятор для котлов отопления: особенности устройства и подключения
Цель использования данного агрегата – сбор и хранение нагретого до определённой температуры теплоносителя для дальнейшей его передачи в систему, когда в этом возникнет необходимость. Будучи связанным с водяным контуром помещения, аккумулятор подобного типа обеспечивает поддержку температурного режима, даже если источник тепла будет отключен.
Полезный совет! Если водяное отопление дома производится от электроэнергии, оформление ночного тарифа со сниженными расценками стоимости 1 кВт/ч. позволит сэкономить на оплате счетов. Отопительную систему достаточно будет нагревать ночью, а в дневное время будет работать теплоаккумулятор.
Теплоаккумулятор используется для поддержания нагретой до определённой температуры воды
Это устройство выполняет и другие функции. К основным из них можно отнести:
- почти на треть снижает расход топлива. При этом КПД топливной установки повышается;
- предохраняет от перегрева приборы отопления, собирая излишки тепла;
- нагревает воду для системы ГВС. То есть, по сути, это одна из разновидностей бойлера косвенного нагрева. Цена данного агрегата колеблется в очень широких пределах: от 13 до более 300 тысяч рублей;
- бак теплоаккумулятора может связывать несколько источников тепла, работающих на различных видах энергии или топлива;
- конструктивное исполнение устройства позволяет осуществлять отбор теплоносителя разной температуры.
Устройство теплоаккумулятора и рациональное подключение внешних приборов
В качестве главной детали данного агрегата выступает цилиндрической формы нержавеющий бак, наполненный жидкостью, характеризующейся высоким коэффициентом теплоотдачи. Его обвязка осуществляется теплоизолирующим материалом. В сочетании с установкой верхней рубашки, такое конструктивное решение увеличивает время остывания теплоаккумулятора. Внутри цилиндрической ёмкости размещаются от 1 до 3 теплообменников. Количество змеевиков определяется возможностями и потребностями хозяев жилья.
Разогретая вода от твёрдотопливных или газовых котлов поступает в полость бака аккумулятора сверху, а охладившаяся жидкость оседает ближе ко дну и для разогрева вновь перекачивается в котёл.
Схема устройства теплоаккумулятора с возможностью подключения к альтернативным источникам энергии
Нижний отсек обычно имеет температуру порядка 35-40°С. Поэтому подсоединять его целесообразно к системе тёплого пола. Температура средней части составляет 60-65°С. Поэтому подключать к ней следует отопительные приборы. К горячему водоснабжению подключается верхняя часть бака. Температура воды там достигает 80-85°С.
Особенности подключения бойлера к газовому котлу
При выборе бойлера для подключения к газовому агрегату следует учитывать, хватит ли мощности данному устройству для обеспечения отопления и качественного прогрева воды в емкости.
Бойлеры косвенного нагрева могут быть разного объема. Следует четко понимать, сколько необходимо воды для того, чтобы газовый котел определенной мощности успевал нагревать ее до нужной температуры. Бойлер состоит из следующих элементов:
- накопительной емкости, окруженной теплоизолирующим слоем;
- змеевика, необходимого для циркуляции воды;
- гильзы для подключения температурного датчика;
- линии рециркуляции (для некоторых моделей).
Принцип нагрева жидкости в бойлере состоит в следующем:
- нагретый теплоноситель, выходя из газового котла, идет в змеевик накопительного бака;
- от теплообменника нагревается вода в бойлере;
- теплая жидкость концентрируется вверху и поступает в кран или душ.
Необходимую температуру нагрева воды в емкости выставляют, избегая больших значений. Контролировать ее помогают термодатчики, которые сигнализируют о наборе заданной температуры насосу или трехходовому клапану. После этого прекращается циркуляция воды в змеевике.
Нагрев в бойлере осуществляется следующим образом: холодная вода действует в виде поршня, поднимая вверх нагретую жидкость, которая в последствии выходит из крана.
Схемы, как подключить косвенный бойлер к газовому котлу, отличаются в зависимости от типа агрегата.
Схема подключения к двухконтурному агрегату
Двухконтурные газовые котлы выполняют две функции: обеспечивают отопление и горячее водоснабжение. При подключении к данному агрегату бойлер косвенного нагрева закольцовывают со вторичным теплообменником для ГВС. Входной патрубок емкости соединяют с первым патрубком контура агрегата, а выходящий — подключают к «обратке». Таким образом, вода из водопровода будет попадать не в теплообменник ГВС газового котла, а в бойлер.
…
При такой схеме термодатчик, контролирующий температуру в бойлере, подключают напрямую к насосу.
Для полноценной работы газового котла следует подбирать емкость, которая не будет забирать слишком много теплоносителя. Иначе это плохо повлияет на функцию обогрева.
Схема подключения к одноконтурному газовому котлу
Схема, как подключить одноконтурный газовый котел к бойлеру, несколько отличается от предыдущей. К подающей линии подключают патрубок для подачи холодной воды в емкость косвенного нагрева, а к «обратке» через трехходовый клапан — вторую линию бойлера. В представленной схеме заложено разделение водных потоков по трубам с помощью 2-ух насосов. Приоритет отдают контуру ГВС. Насосы работают по сигналам, которые исходят от термостата, установленного в бак. Чтобы потоки не смешивались, перед насосами следует установить обратный клапан.
В отличие от схемы с двухконтурным газовым котлом, работа данной системы отопления отличается тем, что термодатчик управляет 2-мя насосами одновременно: при включении насоса ГВС отключается элемент отопления. Если объем нагреваемой воды невелик, то она не повлияет на качество отопления.
Подключение системы через гидравлическую стрелку
Если в отопительной системе предусматривается использование 3-ех и более контуров, то удобнее всего произвести подключение через гидравлическую стрелку.
Гидрострелка – устройство, предназначенное для балансировки давления и температуры в разных контурах системы. Ее установка является обязательной для эксплуатации газовых котлов с теплообменником из чугуна. Данный материал плохо переносит перепады температур, и при большой их разнице на входе и на выходе из контура он может треснуть.
Если использовать 3 контура без гидравлической стрелки, это негативно скажется на узлах системы, и газовом котле в частности. Вместо гидрострелки иногда устанавливают балансировочные вентили.
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.
Подключение гидроаккумулятора
Рассмотрим подключение бойлера по схеме горячего водоснабжения – как настенный газовый котел, подключенный к бойлеру, греет теплообменник. Холодная вода, поднимаясь по трубе, проходит фильтр грубой очистки и далее идет по стене, прямиком к бойлеру. Перед тем как подключить трубу холодной воды к бойлеру, необходимо установить шаровый кран с разъемным соединением, который должно быть направлен в сторону бака. Затем следует установить предохранительный обратный клапан, так называемый два в одном. После этого установить тройник для подключения гидроаккумулятора (расширительного бака), и только потом подключить трубу холодной воды к бойлеру.
При подключении холодной воды нужно следовать именно вышеуказанной последовательности:
- шаровый кран;
- предохранительный обратный клапан;
- расширительный бак;
- подключение к бойлеру.
Желательно такую обвязку делать именно на входе, то есть рядом с бойлером. Предохранительный обратный клапан для бойлера, как правило, идет в комплекте с водонагревающим устройством. При его отсутствии в комплекте или при потере, необходимо его приобрести. Купить предохранительный обратный клапан можно в готовом варианте или по отдельности, то есть отдельно предохранительный клапан и отдельно обратный клапан и соединить их между собой. Холодная вода после шарового крана должна пройти через обратный, а затем через предохранительный клапан и направится к расширенному баку.
Пример предохранительного клапана для бойлера
Прежде чем купить предохранительный обратный клапан, нужно посмотреть в паспорте бойлера, при каком давлении должен он сработать. Таким образом, холодную воду в бойлер мы подали, так как правильно все обвязали. На выходе горячей воды нам достаточно установить шаровый кран с разъемным соединением, который необходимо установить между краном и бойлером. При необходимости расширительный бак для бойлера разрешается установить и на выходе горячей воды для этого устанавливается тройник между краном и бойлером и подключается расширительный бак. Баки бывают универсальные, для горячего или холодного водоснабжения или только для горячего водоснабжения. Главное чтоб температура воды была рабочая – до +70 градусов.
Расширительные баки, которые идут на отопление, для горячего водоснабжения не подходят. Расширительные баки для систем ГВС подбираются в зависимости от емкости бойлера. Как правило, не меньше 10% от общего объема.
Рекомендуется подобрать гидроаккумуляторы немножко с запасом:
- на 150 литров – 18 литровый бак;
- на 200 литров – 25 литровый бак.
Что такое бойлер косвенного нагрева и какие они бывают
Водонагреватель или бойлер косвенного обмена — это бак с водой, в котором размещен теплообменник (змеевик или по типу водяной рубашки — цилиндр в цилиндре). Теплообменник подключен к котлу отопления или к любой другой системе, в которой циркулирует горячая вода или другой теплоноситель.
Нагрев происходит просто: через теплообменник проходит горячая вода от котла, она нагревает стенки теплообменника, а они, в свою очередь, передают тепло воде, находящейся в емкости. Так как нагрев происходит не напрямую, то и называется такой водонагреватель «косвенного нагрева». Нагревшаяся вода по мере необходимости расходуется на хозяйственные нужды.
Устройство бойлера косвенного нагрева
Одна из важных деталей в данной конструкции — магниевый анод. Он снижает интенсивность процессов коррозии — бак служит дольше.
Виды
Есть два типа бойлеров косвенного нагрева: со встроенным управлением и без. Бойлеры косвенного нагрева со встроенным управлением подключаются к системе отопления, работающей от котлов без управления. У них есть встроенный датчик температуры, собственное управление, которое включает/отключает подачу горячей воды в змеевик. При подключении оборудования такого типа все что надо — завести на соответствующие входы подачу и обратку от отопления, подключить подачу холодной воды и к верхнему выходу подключить гребенку раздачи горячей воды. На этом все, можно заполнять бак и начинать ее греть.
Обычные бойлеры косвенного нагрева работают в основном с автоматизированными котлами. Во время монтажа необходимо в определенное место установить датчик температуры (есть отверстие в корпусе) и связать его с определенным входом котла. Далее делают обвязку бойлера косвенного нагрева в соответствии с одной из схем. Можно их подключить и к энергонезависимым котлам, но для этого требуются особые схемы (есть ниже).
Что ее надо помнить, что воду в бойлере косвенного нагрева можно нагреть чуть ниже температуры теплоносителя, циркулирующего в змеевике. Так что если котел у вас работает в низкотемпературном режиме и выдает, скажем +40°C, то максимальная температура воды в баке будет именно такой. Больше вы ее никак не сможете нагреть. Чтобы обойти это ограничение, есть комбинированные водонагреватели. В них есть змеевик и встроенный ТЭН. Основной обогрев в этом случае идет за счет змеевика (косвенного нагрева), а ТЭН только доводит температуру до заданной. Также такие системы хороши в паре с твердотопливными котлами — вода будет теплой даже тогда, когда топливо прогорело.
Что еще можно сказать по особенностям конструкции? В больших по объему косвенниках устанавливают несколько теплообменников — это уменьшает время нагрева воды. Для уменьшения времени нагрева воды и для более медленного остывания бака, лучше выбирать модели с теплоизоляцией.
К каким котлам можно подключать
Бойлеры косвенного нагрева могут работать с любым источником горячей воды. Подойдет любой водогрейный котел — твердотопливный — на дровах, угле, брикетах, пеллетах. Можно подключить газовому котлу любого типа, электрическому или работающему на жидком топливе.
Схема подключения к газовому котлу со специальным выходом для бойлера косвенного нагрев
Просто, как уже писали выше, есть модели с собственным управлением, и тогда их установка и обвязка — более простая задача. Если же модель простая, приходится продумывать систему регулирования температуры и переключения котла с обогрева радиаторов, на обогрев горячей воды.
Формы баков и способы установки
Бойлер косвенного нагрева может устанавливаться на пол, может — навешиваться на стену. Настенные варианты имеют емкость не более 200 литров, а в напольные могут вмещать до 1500 литров. И в том и в другом случае есть горизонтальные и вертикальные модели. При установке настенного варианта крепление стандартное — кронштейны, которые монтируются на дюбеля подходящего типа.
Если говорить о форме, то чаще всего эти устройства сделаны в форме цилиндра. Практически во всех моделях все рабочие выводы (патрубки для подключения) выведены сзади. Так проще подключать, да и внешний вид лучше. На лицевой части панели есть места для установки датчика температуры или термореле, в некоторых моделях есть возможность установки ТЭНа — для дополнительного догрева воды при нехватке мощности отопления.
По типу установки они есть настенные и напольные, емкость — от 50 литров до 1500 литров
При установке системы, стоит помнить, что система будет работать эффективно только в том случае, если мощность котла будет достаточной.
