Бойлер косвенного нагрева от центрального отопления

Давления воды в самом бойлере может быть недостаточным, для обеспечения дачи горячей водой. Для рециркуляции горячей воды через бойлер, необходимо правильно смонтировать систему ГВС c установкой циркуляционного насоса.

Что такое ГВС (горячее водоснабжение)

Данная система представляет собой слаженно работающий комплекс оборудования, арматуры и трубопровода, предназначенный для нагрева, подготовки и транспортировки ресурса конечному потребителю. В зависимости от источника тепловой энергии он может быть автономным или централизованным. Последний всегда более предпочтителен ввиду того, что не требует от пользователя затрачивания средств и усилий на организацию, монтаж, обслуживание и ремонт. В этом случае ему остаётся только оплачивать счета согласно установленным тарифам.

Принцип работы

У большинства моделей теплообменников (водоподогревателей) вода – пар принцип работы не отличается от базового принципа действия всех иных кожухотрубных теплообменников с двумя теплоносителями. В упрощённом виде пароводяной теплообменник можно представить состоящим из горизонтального или вертикального цилиндрического кожуха с верхним и нижним патрубками, в который заключён пучок труб малого диаметра.

В кожух через верхний патрубок подаётся высокотемпературный перегретый пар, который конденсируется в процессе прохождения от контакта со стенками труб пучка; конденсат выходит из кожуха через нижний патрубок. Одновременно в трубный пучок подаётся вода, которая нагревается паром. Для увеличения поверхности теплообмена трубы трубного пучка могут выполняться с волнообразной накаткой (т.н. турбулизаторами).

Распределение воды в трубах пучка производится при помощи распределительной камеры (камер) на торце (торцах) кожуха. В случае, если трубы пучка имеют прямую форму – камер две, одна из которых, как и кожух, оснащена двумя патрубками – для ввода и вывода воды. Если трубы U-образные, необходимость во второй распределительной камере отсутствует.

Ввиду высокой тепловой нагрузки на элементы пароводяного теплообменника, в его конструкции используются компенсаторы температурных деформаций, в частности – плавающая головка распределительной камеры (для обменников с прямыми трубами). U-образные трубы наделены аналогичной функцией.

Рисунок 1. Схема устройства двухходового пароводяного подогревателя с плавающей головкой.

У теплообменников с прямыми трубами ток воды в трубном пучке может быть организован по одно-, двух-, четырёхходовому (и более) принципу; количество ходов, как правило, указывается в маркировке.

Несколько отличается конструкция и принцип работы теплообменников вода – пар емкостного типа (см. ниже, п. 3, «Емкостные водоподогреватели»).

Конструктивные особенности и принцип работы БКН

Бойлер косвенного нагрева может работать только на ресурсах внешнего источника, но для обслуживания системы в теплое время года можно подключить ТЭН.

Чтобы обеспечить бесперебойную подачу, в системе предусматривают рециркуляционный контур – вода будет постоянно двигаться по трубам, а при открытии крана в подключенных к контуру точках водоразбора потечет горячий поток.

Бойлер косвенного нагрева обычно устанавливается рядом с отопительным котлом, и этот «дуэт» занимает довольно большую площадь, особенно если оба прибора напольного типа

Таким образом, прибор позволяет значительно сэкономить на энергоресурсах, но при этом получать не меньший комфорт, чем при использовании централизованной системы горячего водоснабжения.

Как устроен бойлер косвенного нагрева

Прибор, греющий воду по косвенному принципу. – это утепленная накопительная емкость, внутри которой установлен нагревательный элемент, работающий от внешнего теплоносителя.

Сам бак может быть выполнен в форме прямоугольника или цилиндра, а в его стенках предусмотрены патрубки – для циркуляции горячей воды от системы отопления и входа/вывода труб водоснабжения.

Основой конструкции служит металлическая или пластиковая емкость с вместительностью от десяти до нескольких тысяч литров. Изнутри бак может быть обработан покрытием из эмали, керамики или стеклофарфора, что помогает сохранить надлежащее качество воды и избежать коррозии.

От теплопотери корпус защищает изоляционный слой из полиуретана, поролона или минеральной ваты.

Спираль с теплоносителем может равномерно располагаться по всей емкости, либо плотно укладываться внизу, чтобы быстрее нагревать поступающую туда холодную воду (+)

Для предупреждения накипи в верхней части емкости устанавливают магниевый или титановый анод, который смягчает воду, защищает металл от гальванической коррозии и увеличивает срок «жизни» прибора.

Также прибор снабжают терморегулятором, контролирующим нагрев до определенной температуры, и предохранительными клапанами, входящими в группу защиты.

Плюсы и минусы БКН

Главное преимущество бойлера косвенного нагрева – экономия на энергоносителях. Для его работы не нужно подключать газовую горелку или задействовать электричество, как требует прибор прямого нагрева.

Отопительная система дает все необходимые ресурсы, поэтому горячая вода – практически бесплатный «бонус», который поможет существенно сэкономить семейный бюджет в холодное время года.

Читайте также:  Плитка в ванную: размер, форма, подбор цветов, раскладки

Большинство бойлеров косвенного нагрева дополнительно оснащаются ТЭНами с терморегулятором, чтобы можно было использовать прибор и в теплый период, когда отопление отключается

Другие преимущества БКН:

  • Высокая производительность – бак с объемом в 100 л способен «выдать» за час около 400 л горячей воды (при условии достаточно мощного котла).
  • Длительный срок службы – теплоноситель не контактирует с проточной водой, как в аналогичных приборах прямого нагрева.
  • Не перегружает электросеть – работает от внешнего источника энергии.
  • Мгновенная подача горячей воды – не нужно ждать, пока протечет холодный поток, как при использовании газовых колонок, или нагреется израсходованный бак, как у электрического бойлера.
  • Доступная стоимость – при желании систему можно собрать и своими руками.
  • Возможность подсоединения к нескольким источникам энергии, например, к вакуумному солнечному коллектору, котлу, геотермальному тепловому насосу.

Конечно, без минусов здесь тоже не обошлось. При всех достоинствах, скорость нагрева воды в приборе оставляет желать лучшего – для обработки 100 литров даже современное оборудование потратит не менее 15-20 минут, а самодельные системы могут не справиться и за час.

Также бойлеры косвенного нагрева достаточно громоздки, поэтому занимают внушительное количество свободного пространства. Для больших резервуаров может понадобиться отдельное помещение.

Бойлер косвенного нагрева можно сделать и из подручных материалов, используя гнутую медную трубу для змеевика, вместительную бочку с крышкой или газовый баллон для бака:

Еще один вариант самодельного бойлера косвенного нагрева изготовлен с использованием корпуса от обычного накопительного водонагревателя:

Кроме того, действительно экономичным это устройство будет только в отопительный период, а в теплое время года придется либо включать котел, либо предусматривать альтернативные источники тепла – солнечные батареи, ТЭН. Да и цена качественного «косвенника» превышает аналоги с прямым нагревом.

Расчет кожухотрубного подогревателя горячей воды

Средненедельный расход теплоты на горячее водоснабжение для жилых зданий

(2.1.1)

1,2 — коэффициент, учитывающий выстывание;

m — количество жителей, чел;

а — норма расхода горячей воды, л/сут;

t — температура холодной воды, С;

с — теплоёмкость воды; 4,19 кДж/кг*С;

n — расчётная длительность подачи горячей воды, час.

Максимальный расход теплоты на горячее водоснабжение для жилых зданий

(2.1.2)

— коэффициент часовой неравномерности теплопункта, 515;

— коэффициент тепловых потерь, 0,150,35.

Максимальный расход нагреваемой воды через первую и вторую ступень

(2.1.3)

Тепловая производительность водоподогревателя первой и второй ступеней

(2.1.4)

(2.1.5)

Максимальный расход греющей воды на горячее водоснабжение

(2.1.6)

Максимальный расход сетевой воды на отопление

(2.1.7)

Температура греющей воды на входе в водоподогреватель второй ступени

(2.1.8)

Температура греющей воды на входе в водоподогреватель первой ступени

(2.1.9)

Температура греющей воды на выходе из водоподогревателя первой ступени

()

Для ограничения максимального расхода сетевой воды на ЦТП в качестве расчётного принимаем больший из двух расходов

()

Рисунок 2.2. Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для первой ступени водоподогревателя

()

Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагреваемой водой для второй ступени водоподогревателя

()

Для выбора необходимого типоразмера подогревателя предварительно задаёмся оптимальной скоростью нагреваемой среды в трубках равной 1м/с и определяем необходимо сечение трубок.

()

-плотность теплоносителя, кг/м3

Wтр- скорость нагреваемой среды, Wтр=1м/с

Выбираем подогреватель по ГОСТ 27590-88 со следующими параметрами:

— площадь сечения трубок 0,0333 м2

— наружный диаметр корпуса секции 377 мм

— площадь межтрубного пространства 0,0578 м2

— эквивалентный диаметр межтрубного пространства 0,019 м

— поверхность нагрева одной секции 40,1 м2, при длине 4м

Фактическая скорость воды в трубках

()

Скорость воды в межтрубном пространстве

()

Расчёт водоподогревателя первой ступени

а) Средняя температура греющей воды

()

б) Средняя температура нагреваемой воды

()

в) Коэффициент теплопередачи от греющей воды к стенке трубки

()

г) Коэффициент теплопередачи от стенки трубки к нагреваемой воде

()

д) Коэффициент теплопередачи подогревателя

()

— коэффициент учитывающий эффективность подогревателя

=0,9

е) Требуемая поверхность нагрева в водоподогревателе

()

ж) Число секций подогревателя

()

шт.

Принимаем N=6 секций в одном потоке; действительная поверхность нагрева будет

Расчёт водоподогревателя второй ступени

а) Средняя температура греющей воды

()

б) Средняя температура нагреваемой воды

()

в) Коэффициент теплопередачи от греющей воды к стенке трубки

()

г) Коэффициент теплопередачи от стенки трубки к нагреваемой воде

()

д) Коэффициент теплопередачи подогревателя

()

— коэффициент учитывающий эффективность подогревателя

=0,9

е) Требуемая поверхность нагрева в водоподогревателе

()

ж) Число секций подогревателя

()

шт.

Принимаем N=4 в одном потоке; действительная поверхность нагрева будет

В результате расчёта получилось по 4 секции в каждом водоподогревателе 2 ступени и 6 секций в каждом водоподогревателе 1 ступени суммарной поверхностью нагрева 802 м.

Потери давления в водоподогревателях (10 последовательных секций в каждом потоке):

для воды, проходящей в трубках (с учётом =2)

Читайте также:  Как подобрать краску для кухни и покрасить стены

()

для воды, проходящей в межтрубном пространстве

()

В=20 (принят по таблице 2 приложения)

Для чего нужен

Теплообменник в системе отопления и ГВС может выполнять несколько функций:

  • Нагрев воды для бытовых нужд (системы отопления и ГВС).
  • Стабилизация работы (подогрев теплоносителя от горячей воды в собственном котле).

Отопление дома непосредственно через теплообменник требует наличия теплоносителя со стабильной и регулируемой температурой. Если использовать прямой подогрев теплоносителя в котле, температура будет постоянно меняться, добиться нужной степени нагрева будет очень сложно.

Решает эти проблемы аппарат, в котором регулировка параметров теплоносителя осуществляется плавно и эффективно.

Наличие горячего теплоносителя дает возможность нагрева воды для бытовых нужд.

Учитывая, что вода движется независимо друг от друга, можно использовать тепло одной системы для нагрева другой без всяких ограничений. Эта функция выполняется аппаратом, который осуществляет передачу тепловой энергии от теплоносителя к воде из системы отопления и ГВС, делая ее независимой от окружающих сетей и снимая зависимость от компаний-поставщиков.

Важно! Теплообменник для отопления частного дома – многоплановый механизм, позволяющее значительно экономить на горячем водоснабжении.

Преимущества и недостатки отопления с электробойлером

Главное преимущество схемы — простота. Собрать такую конструкцию способен практически любой мастер, поскольку для этой цели не потребуются ни особая квалификация, ни сложные инструменты. Еще одно преимущество — невысокая цена. Чаще всего, водонагреватели электрические для отопления продаются по более низким ценам чем электрокотлы. Благодаря этому, при создании системы теплоснабжения небольших объектов, можно существенно сэкономить. При этом можно получить очень надежную высокофункциональную систему, способную управляться через современные линии связи, например, вай фай. Именно поэтому она хорошо интегрируется в программу “Умный дом”.

К недостаткам использования водонагревателей можно отнести:

  1. Невысокая мощность.
  2. ТЭН постоянно находится в рабочем состоянии, что приводит его к быстрому износу. Для гарантии нужно выбирать устройства имеющие 2 и более ТЭНов.

Открытая схема горячего водоснабжения

Система горячего водоснабжения при централизованном теплоснабжении бывает двух видов: открытая и закрытая. В этой статье рассмотрим подробнее именно открытую схему ГВС. Прежде всего в чем принципиальное отличие этих двух схем.

При открытой схеме ГВС водоразбор горячей воды ведется непосредственно из тепловой сети, то есть говоря проще, горячая вода из крана смесителя бежит та же самая , что и в радиаторах отопления. Присоединение системы горячего водоснабжения производится непосредственно в тепловом пункте здания.

Две эти ветки смешиваются в регуляторе температуры горячего водоснабжения, функция которого выдавать потребителю горячую воду с  необходимыми параметрами, а именно не ниже 60 °С для открытой схемы ГВС, и не выше 75 °С и для для закрытой и для открытой схемы согласно СНиП «Внутренний водопровод и канализация зданий».

И уже после регулятора температуры горячая вода поступает во внутреннюю систему ГВС здания. Закрытая схема ГВС характеризуется тем, что контур горячей воды отделен от контура отопления.

То есть вода через подачу поступает в отопительный контур, проходит через внутреннюю систему отопления здания (трубы, радиаторы) и возвращается в обратку, попутно через теплообменник нагревая в тепловом пункте здания контур горячего водоснабжения.

Горячее водоснабжение циркулирует отдельно по своему контуру, а водоразбор в здании компенсируется подпиткой из линии холодного водоснабжения. Такова суть и разница этих двух систем ГВС.

Для закрытой системы ГВС существуют несколько типов схем — одноступенчатые, двухступенчатые, параллельные, последовательные.

Для открытой схемы ГВС существуют вариации — циркуляционная и тупиковая разводка. Как становится понятно из наименований этих схем, при циркуляционной схеме горячая вода циркулирует по внутренней системе ГВС, и в идеале, когда вы открываете кран с горячей водой, горячая вода должна бежать оттуда практически сразу. Но это в идеале, и далеко не всегда так бывает.

Тупиковая схема — при этой схеме горячая вода не циркулирует в системе, и чтобы получить воду нужной температуры, ее нужно сбросить через кран. То есть открываете кран, ждете когда сольется остывшая вода, затем льется уже горячая вода.

Открытая система ГВС в процентном соотношении более распространена, так как стоимость монтажа относительно невелика (меньше расход труб и отсутствие теплообменников). Лично я в подавляющем количестве обслуживаемых зданий сталкивался и сталкиваюсь именно с открытой системой ГВС.

Но кроме достоинств (относительно небольшие капиталовложения при монтаже, простота конструкции) есть у такой схемы и недостатки.

Прежде всего, качество воды при такой схеме должно соответствовать питьевой воде, то есть в воду не должны попадать нефтепродукты, например от сальниковой набивки на задвижках большого диаметра, не должна попадать ржавчина, окалина, в воде не должно быть излишнего количества солей жесткости. К сожалению, не всегда это соблюдается.

Вот например, в городе где я живу, практически не сталкивался с проблемой низкого качества воды в системе горячего водоснабжения. Вода в системе ГВС соответствует нормативам. Но знаю, что не везде, не во всех городах ситуация одинаковая.

Читайте также:  Какие бывают виды и типы пылесосов

И вторая беда открытой схемы ГВС — частый выход из строя регулятора температуры ГВС, его некорректная работа в общей схеме.

Проточные и накопительные нагреватели

Принцип их работы заключается в следующем. Подогреваемая проточная вода отдает помещению тепло.

Простой пример – стандартная газовая колонка, установленная в частном секторе города.

В прежних ее вариантах существует значительный недостаток — немало воды утечет, прежде чем она нагреется.

Однако ныне существующие системы газового отопления позволяют минимизировать расход. (Как известно, она является наиболее оптимальным теплопередатчиком.) Затратив средства на газовое отопление, вам остается подсчитывать только затраты электроэнергии.

Накопительные нагреватели работают, накапливая воду. Нагревается уже находящийся в баке объем жидкости. Расход электроэнергии при этом составляет 1 кВт в час. Преимущества данного нагревателя – при включении из крана идет уже горячая вода.

Недостаток – большой размер бака для ее накопления. Здесь владельцы малогабаритного жилья навряд ли будут в восторге.

Обеспечить горячей водой жилье можно и нагревательным котлом. Существующие виды котлов позволяют не только иметь горячую воду, но и использовать ее для отопления дома. Одноконтурные котлы используются только для подогрева, двухконтурные – для отопления.

В каждую систему включаются приборы, равномерно распределяющие нагретую воду по заданным координатам. Это и температурные датчики, и прибор подачи воды. Насос подает отмеренное ее количество по трубопроводам, которые могут и обогревать здание.

Системы водоснабжения делятся на открытые и закрытые.

Бойлер косвенного нагрева и преимущества его эксплуатации с электрокотлом

Конструктивно, бойлер косвенного нагрева – это достаточно большая по объему емкость, в которой имеется змеевик и четыре патрубка. Через одну пару в змеевик подается и отводится теплоноситель, а вторая пара используется для водоснабжения – отвода горячей воды в систему ГВС дома и для замещения ее холодной из подающей трубы.

В большинстве моделей косвенных бойлеров используется автоматический режим работы, ответственными за который являются:

  • датчики для определения уровня воды и ее температуры;
  • насос циркулярного типа для обеспечения подачи в систему ГВС и поддержания необходимого давления;
  • предохранительные и обратные клапаны;
  • комплект запорной арматуры.

Дополнительно в некоторых моделях может быть установлен такой элемент, как анод, то есть специальный стержень, служащий для предотвращения коррозийных процессов особенно при использовании воды с содержанием химических соединений и элементов. Для более эффективного использования бойлера, особенно при больших потребностях в горячей воде, следует обращать внимание на модели с двумя змеевиками: первым, традиционно установленным внутри бака, и вторым – образованным наружной и внутренней стенками емкости.

Как правило, подключение электрокотла к бойлеру косвенного нагрева производится по схеме, согласно которой приоритет отдается нагреву воды, то есть в это время работа системы отопления функционирует с минимальной мощностью. Для обитателей дома такая особенность заметна только при первичном нагреве, в дальнейшем периодическое перераспределение теплоносителя во второй контур проходит практически незамеченным.

За режим включения/выключения циркулярного насоса, с помощью которого гонится теплоноситель, отвечают термодатчики, срабатывающие после того, как заданная температура воды снижается. Включение насоса происходит и во время открывания любого крана: на место отбираемой горячей воды поступает холодная.

Преимуществом косвенного бойлера является и то, что теплопотери происходят в основном при заборе воды, через стенки, бака они минимальны, за счет того, что в этих приборах используется качественная теплоизоляция толщиной в среднем 40-50 мм. Роль обратного клапана сводится к исключению возвратного тока воды. За безопасность эксплуатации отвечает предохранительный элемент: так как при нагреве вода расширяется и повышается давление в баке – клапан стравливает небольшую порцию жидкости в канализацию.

Обвязка для сезонного использования

В квартирах бойлеры чаще всего устанавливаются как вынужденная мера на период проведения плановых ремонтов теплосети. Большую часть времени водонагреватель простаивает и, хотя его рекомендуется держать в наполненном состоянии, постоянный проток воды может вызывать нанос отложений в ёмкость. Поэтому следует предусмотреть систему отключения бака от водопроводной системы, что довольно просто реализуется парой шаровых или одним трехходовым краном.

Если вы используете шаровые краны, один из них устанавливайте до места врезки горячего отвода в систему водоснабжения. Этот кран закрывается летом для предотвращения оттока воды в магистраль. Наличие крана на горячем отводе строго обязательно для ограничения протока в зимний период.

1 — запорные вентили на входе водопровода; 2 — трехходовой кран; 3 — группа безопасности; 4 — накопительный водонагреватель

Один трехходовой кран, установленный в месте врезки в горячую магистраль, также решает задачу переключения между режимами. Примечательно, что именно на трехходовых кранах наиболее просто и выгодно реализовать систему с несколькими водонагревательными приборами, соединёнными параллельным трубопроводом.