Для организации параллельного подключения отопительной системы требуется установка дополнительной подающей магистрали. Эта схема оказывается достаточно интересной благодаря возможности подогрева обратной линии отопления, что в некоторых ситуациях может быть весьма полезно, например, с целью экономии топлива. При этом использование байпаса не является обязательным — достаточно лишь закрыть вентиль на прямой подаче, чтобы горячий теплоноситель не поступал в радиаторы и система могла продолжать функционировать, как задумано.
Бойлер косвенного нагрева: устройство, принцип работы и схемы подключения
В частных жилых домах, дачах, спортивных комплексах и отелях активно применяют бойлеры косвенного нагрева, которые представляют собой водонагреватели, не требующие подключения к централизованной системе водоснабжения. В отличие от стандартных водонагревателей, такое оборудование способно эффективно нагревать большие объемы воды, поддерживая необходимую температуру и обеспечивая при этом стабильную подачу горячего водяного потока.
Если вы находитесь в поиске бюджетного варианта водонагревателя для подключения к одноконтурному котлу, бойлер косвенного нагрева может стать отличным решением. Для упрощения выбора предлагаем рассмотреть критерии подбора данного оборудования, принцип его работы и разные схемы подключения.
Конструктивные особенности и принцип работы БКН
Бойлер косвенного нагрева должен работать на основе ресурсов внешнего источника, но в теплый сезон для обслуживания системы возможно подключение ТЭНа, что позволит увеличить функциональность устройства.
Для обеспечения непрерывной подачи горячей воды в этой системе предусмотрен рециркуляционный контур: вода будет постоянно циркулировать по трубопроводам, и, когда вы откроете кран в одной из подключенных точек, из него потечет горячая вода.
Бойлер косвенного нагрева обычно устанавливается рядом с отопительным котлом. Такой тандем занимает довольно значительное пространство, особенно если речь идет об устройствах напольного типа.
Важно отметить, что данный прибор может значительно снизить расходы на энергоресурсы при том уровне комфорта, который достигается при использовании централизованной системы горячего водоснабжения.
Основная задача бойлера косвенного нагрева заключается в подготовке горячей воды, которая нагревается проходящим через него теплоносителем.
Подключение бойлера косвенного нагрева осуществляется напрямую к трубопроводу системы отопления. Для его функционирования не требуются топливо или электричество.
В самом простом дизайне бойлера косвенного нагрева можно встретить змеевик, выполненный из трубы или гибкого шланга. Нагретый теплоноситель, проходя через этот змеевик, передает тепло воде, находящейся внутри корпуса бойлера. В некоторых конструкциях теплообменник представлен пространством между двумя баками, где один установлен внутри другого.
Для дачного или загородного дома возможно самостоятельно изготовить бойлер косвенного нагрева. В конструкции такого устройства можно предусмотреть либо кран для забора воды, либо трубу, подводящую к смесителю.
В качестве корпуса для самодельного бойлера подойдет любая металлическая容кость — это может быть как стандартный корпус бойлера, так и пустой газовый баллон.
Создание бойлера косвенного нагрева своими руками не представляет сложности. Однако основная трудность состоит в правильной обвязке устройства.
С учетом того, что в замкнутой емкости вода постоянно нагревается, а разбор осуществляется периодически, бойлеру потребуется собственный расширительный бачок и воздухоотводчик для нормального функционирования системы.
Как устроен бойлер косвенного нагрева
Бойлер, использующий косвенный принцип нагрева, представляет собой утепленную накопительную емкость, внутри которой размещается нагревательный элемент, работающий на основе внешнего теплоносителя.
Сам бак может быть выполнен в форме прямоугольника или цилиндра, а в его стенках предусмотрены специальные патрубки для нагревания и подачи горячей воды из системы отопления, а также для входа и выхода труб водоснабжения.
Основой конструкции служит емкость, выполненная из металла или пластика, с вместительностью, варьирующейся от десяти до нескольких тысяч литров. Внутренние стенки бака могут быть обработаны специальным покрытием — эмалью, керамикой или стеклофарфору, что помогает поддерживать нужное качество воды и предотвращать коррозию.
Для снижения теплопотерь корпус защищен изоляционным слоем, выполненным из полиуретана, поролона или минеральной ваты.
Спираль с теплоносителем может располагаться равномерно по всей емкости или быть сконцентрированной в нижней части, что позволяет быстрее нагревать поступающую холодную воду.
Для предотвращения образования накипи в верхней части бака устанавливают магниевый или титановый анод. Этот элемент отвечает за смягчение воды, защиту металла от гальванической коррозии и тем самым увеличивает срок эксплуатации прибора.
Что такое косвенный нагрев?
Теперь давайте подробнее рассмотрим, что же такое бойлер косвенного нагрева. Он представляет собой устройство, которое воспринимает тепловую энергию не от непосредственного источника, а через посредника. В данном случае в качестве такового выступает горячая вода или другой тип теплоносителя (например, антифриз), циркулирующий в контуре котла отопления — это может быть газовый котел или котел на твердом или жидком топливе. Структура такого бойлера состоит из двух элементов: теплообменника и накопительного бака.
Примечательно, что жидкости в этих двух элементах не смешиваются, а лишь обмениваются теплом. Такая конструкция дает возможность использовать бойлер для самых различных целей — в контуре отопления могут применяться технические жидкости, даже если они ядовиты, в то время как для горячего водоснабжения потребуется лишь чистая вода.
Как работает бойлер косвенного нагрева?
Принцип работы бойлера косвенного нагрева довольно прост и понятен. Холодная вода из водопровода нагревается благодаря контакту с элементом, по которому прокачивается горячий теплоноситель из котла. Существует две основные конструкции теплообменника данного типа:
В первом случае змеевик проходит через накопительный бак, в который подается вода из водопровода. Эта спиральная трубка, выполненная из меди или алюминия (металлов с высокой теплопроводностью), обеспечивает эффективный теплообмен. Во втором случае горячая вода скапливается в меньшем тонкостенном баке, который рифленый, что увеличивает площадь отдачи тепла.
При использовании бойлера косвенного нагрева необходимо учитывать два важных момента, без учета которых система отопления либо вовсе не будет работать, либо будет действовать крайне неэффективно:
- Мощность котла должна быть минимум на треть больше той, что необходима только для отопления помещения. В случае несоответствия, радиаторы могут получать лишь теплый, а иногда даже холодный теплоноситель.
- Система отопления с бойлером косвенного типа не может функционировать по гравитационному принципу, что делает установку циркуляционных насосов обязательным условием для нормальной работы.
Тем не менее, это приводит к увеличению сложности проекта и к повышению расходов на его реализацию. Однако эти значения могут быть компенсированы, и в конечном итоге они окупятся в ходе эксплуатации. Например, за счет эффекта тепловой инерции.
Объем воды в накопительном баке обычно достаточно велик — не менее 200 литров, что позволяет использовать его как тепловой компенсатор: обмен энергией — это взаимный процесс. После достижения установленной температуры теплоносителя рекомендуется снижать интенсивность горения и объем потребляемого топлива, что проще всего реализовать в газовых котлах.
Характеристики бойлеров косвенного нагрева
Значительное преимущество теплоизолированного водонагревателя, использующего косвенный нагрев, заключается в его энергонезависимости. Даже при отключении электроэнергии или в условиях недостатка холодной воды, горячая вода продолжит поступать в дом. По сути, эксплуатационные характеристики бойлера косвенного нагрева с объемом в 200-300 литров аналогичны большим термосам. Частое подключение к сети в летний сезон не требуется, так как запаса теплой воды обычно достаточно на несколько дней.
Бойлер косвенного нагрева является экономически более целесообразным решением по сравнению с другими способами круглогодичного получения горячей воды. Хотя двухконтурные котлы, газовые колонки или электрические водонагреватели могут сначала показаться более удобными, на практике их эффективность часто оказывается ниже. Преимущества использования бойлера косвенного нагрева особенно заметны в городских квартирах или населенных пунктах, где нет центрального горячего водоснабжения, а также на дачах, где люди часто проживают летом и осенью. Благодаря тому, что для его работы не требуется газ или электричество, можно существенно сэкономить на оплате коммунальных услуг. Среди других достоинств бойлеров косвенного нагрева можно выделить:
- Высокая скорость нагрева воды до заданной температуры. Благодаря большой площади теплообменника и функции рециркуляции, прибор справляется с этой задачей в два раза быстрее, чем электрические и газовые аналоги.
- Равномерное прогревание всего объема жидкости в баке. Во все смесители поступает горячая вода одинаковой температуры.
- Увеличенный срок службы — на 3-4 года больше по сравнению с проточными и накопительными водонагревателями. Поскольку в конструкции отсутствуют детали, подверженные перегреву, и не образуется накипь, агрегат работает исправно на протяжении всего срока службы и редко выходит из строя.
- Высокий коэффициент полезного действия. Правильный выбор соответствующего объема бойлера обеспечивает наличие достаточного запаса горячей воды для кухни и для купания членов семьи, даже в пиковые моменты, когда открыты все краны.
Стоит отметить, что затраты на покупку оборудования с косвенным нагревом полностью оправдываются эффективностью его работы, а также создаваемым комфортом в доме.
Как выбрать бойлер?
При нахождении решения, какой бойлер косвенного нагрева выбрать, важно в первую очередь обратить внимание на вместительность резервуара. Это один из ключевых показателей, который в дальнейшем повлияет на комфорт проживания в доме и удовлетворение от выбора. Объем бака подбирается так, чтобы он не мешал обогреву, а запас горячей воды удовлетворял потребности семьи с небольшим запасом.
Однако не стоит жестко ориентироваться на рекомендованные значения и схемы, игнорируя личные потребности людей, проживающих в доме. Наличие маленького ребенка, больного человека или человека, склонного к частым оздоровительным процедурам, требует больших объемов горячей воды. При этом важно учитывать тепловую мощность отопительного котла и другие критерии:
- Материал изготовления внутренних стенок бака. Самые надежные варианты — это ёмкости из нержавеющей стали с титановым напылением, однако они стоят дороже. Также хорошей прочностью и долговечностью отличаются изделия с внутренним покрытием из стеклокерамики или эмали, которые обычно предлагаются по более доступной цене.
- Способ управления. Модели с встроенной электроникой считаются более удобными в использовании, так как не требуют постоянного контроля над параметрами нагрева. Однако механические модели, проверенные временем, по-прежнему остаются востребованными на рынке.
- Особенности теплоизоляции. Популярным вариантом для изоляционного слоя является полистирол толщиной 5 см. Если этот слой тоньше, скорость остывания воды в бойлере значительно увеличивается.
- Наличие магниевого анода. Данный элемент вступает в реакцию с кислородом, находящимся в воде, что снижает коррозионную активность жидкости, удлиняя срок службы прибора.
- Функция рециркуляции. Модели с рециркуляцией считаются более экономичными и производительными. Здесь горячая обратка поступает в средний патрубок и ускоряет нагрев теплой воды.
Чтобы безошибочно выбрать бойлер косвенного нагрева для активного использования, важно обратить внимание на бренд. Оборудование европейских производителей обычно оправдывает ожидания потребителей и соответствует заявленным характеристикам.
На что влияет мощность бойлера
При изучении вопроса выбора бойлера косвенного нагрева важно помнить о связи между тепловой мощностью котла и бака. Чем больше литраж резервуара, тем больше тепловой энергии требуется для его нагрева. Время нагрева можно рассчитать по следующей формуле:
Т=0,00117 х V х (Т гор. воды – Т хол. воды): W, где
Т — время нагрева в часах, V — полезный объем резервуара, W — тепловая мощность котла.
Важно понять, что указанная в паспорте тепловая мощность бойлера достигается за счет максимальной температуры и скорости движения теплоносителя. Если эти параметры в реальных условиях оказались ниже расчетных, время нагрева воды увеличится. Обычно инженеры-тепловики рекомендуют следующие ориентировочные значения: для бойлера объемом 100 литров необходим котел мощностью не менее 16 кВт, для 120-150 литров — 23 кВт, а для 200 литров — 33 кВт. Таким образом, будет достаточно тепла как для отопления, так и для обеспечения горячей воды в бойлере.
Работа бойлера
На первом этапе холодная вода поступает в бойлер, где она нагревается теплоносителем, поступающим из котла. Циркуляция теплоносителя осуществляется через змеевик или по стенкам двойного резервуара. Теплоноситель передает свое тепло воде и поддерживает постоянную температуру.
Бойлер имеет внешнюю теплоизоляцию из полиуретана, предотвращающую теплопотери и повреждения из-за перепадов температур в системе отопления. Входной патрубок обеспечивает подачу теплоносителя в бойлер, а выходной патрубок позволяет нагретой воде поступать в внутреннюю котельную.
Преимущества бойлеров
- В зимнее время бойлеры не увеличивают нагрузку на электросеть, так как для нагрева воды в них не используется электричество.
- При установке змеевика соответствующего диаметра, бойлеры могут обеспечивать довольно высокую производительность для потребителей. Необходимо также помнить, что котел должен быть установлен с мощностью, соответствующей потребностям нагревателя.
- Контакт змеевика осуществляется исключительно с очищенной водой, что обеспечивает выход нагретой воды с минимальным содержанием солей.
- Благодаря системе рециркуляции, вода направляется прямо к потребителям без необходимости слива в точке водоразбора.
- В зависимости от сезона, можно применять различные виды теплоносителей, а также различные источники тепла.
Первоначально следует тщательно просчитать потребности вашей семьи в горячей воде. Например, для мытья посуды потребуется около 25 литров горячей воды, а для принятия ванны — примерно 200 литров. В зависимости от этого следует подбирать необходимую емкость бойлера.
Также стоит помнить, что чем больший объем имеет бойлер, тем дольше он будет нагревать воду. Так, бойлер объемом 200 литров потребует включения примерно за 6 часов до предполагаемого момента его использования.
Затем необходимо определиться с материалом для змеевика. Доступные модели обычно оснащаются стальными змеевиками, в то время как более дорогие варианты могут иметь латунные змеевики, которые обладают более высоким коэффициентом полезного действия по производству горячей воды и более удобны в очистке от накипи. Кроме того, латунный змеевик обычно съемный, в отличие от приваренных стальных конструкций.
Далее следует выбрать материал для контейнера. Для защиты от коррозии могут быть использованы как керамические или эмалевые покрытия, так и нержавеющая сталь. Сталь обеспечивает значительно более длительный срок службы и предотвращает появление микротрещин, которые могут возникнуть в первых двух вариантах.
У надежных и качественных моделей теплоизоляция выполнена из полиуретана, который гораздо более устойчив к износу, чем обычный поролон, используемый в менее дорогих аналогах. Для защиты от гальванизации и коррозии, бойлеры могут быть оснащены катодами или анодами. Последние менее предпочтительны, так как требуют замены примерно раз в полгода, однако они дешевле по своим характеристикам.
Обратите внимание на долю расхода теплоносителя котлом для теплообменника бойлера — она должна соответствовать приблизительно 50%, иначе страдать будут и отопление, и горячее водоснабжение системы.
Использование системы рециркуляции в схеме ГВС
Дополнительная возможность бойлера с третьим входом позволяет подключить к нему систему рециркуляции воды.
Эта система предназначена для обеспечения почти мгновенной подачи горячей воды в предполагаемую зону потребления при открытии крана. Это значит, что нет необходимости сливать холодную воду из труб в канализационную систему, ожидая прихода горячей воды от нагревателя.
Такое решение реализуется путем создания замкнутой магистрали с расходящейся водой, в которой установлен собственный циркуляционный насос — рециркуляционная система может быть выполнена с подогревом полотенцесушителя или без него.
Обвязка бойлера косвенного нагрева, схема которого представлена выше, подразумевает использование нескольких дополнительных компонентов.
Назначение некоторых основных элементов обвязки нагревательного устройства
Обратный клапан служит для предотвращения обратного движения воды, когда насос отключен.
Обратный клапан на входе в водонагреватель предотвращает движение горячей воды обратно в холодный трубопровод. Ситуация может возникнуть, когда под воздействием повышения температуры в водонагревателе давление увеличивается, и при открытии холодного крана горячая вода может с силой вытолкнуться в холодную магистраль.
Автоматический воздухоотводчик необходим, чтобы исключить попадание воздуха в насос, особенно при первичном запуске. При первом запуске обратный клапан препятствует выходу воздуха из бака и обеспечивает протекание горячей воды через полотенцесушитель или рециркуляционную магистраль.
Предохранительный клапан защищает водонагреватель от избыточного давления, возникающего из-за расширения воды при нагреве. То есть предохранительный клапан выступает в роли защиты системы от высоких давлений, которые могут достигать 7 Bar. Если давление превышает 7 bar, клапан начинает сбрасывать избыточное давление, пропуская воду через себя.
Расширительный бак позволяет компенсировать давление в системе горячего водоснабжения. Когда вода нагревается, давление в системе увеличивается, и расширительный бак поглощает избыточный объем воды, тем самым регулируя давление. Таким образом, расширительный бак предотвращает резкое увеличение давления в системе при нагреве воды в бойлере косвенного нагрева.
Важным моментом является то, что давление воздуха в расширительном баке не должно превышать уровень предохранительного клапана, иначе данный элемент теряет свою эффективность. При этом минимальное давление воздуха должно быть не ниже требуемого в системе водоснабжения.
Расширительный бак ACS по своей природе представляет собой гидроаккумулятор, однако его функции ориентированы непосредственно на температурный режим ГВС.
Плюсы и минусы
Теперь, когда мы рассмотрели принципы работы и устройство бойлеров косвенного нагрева, давайте обратим внимание на их преимущества и недостатки.
Накопительный водонагреватель косвенного нагрева имеет несколько достоинств:
- Не создает дополнительной нагрузки на электросеть в зимний период;
- Обладает достаточно высокой производительностью при правильном расчете всех необходимых параметров;
- Предотвращает контакт внутренней поверхности нагревательного контура с проточной агрессивной водой, содержащей высокое количество солей;
- Изолирует теплоноситель контура отопления от проточной воды при открытии крана в месте потребления;
- Поддерживает возможность использования нескольких источников тепла с помощью многоконтурных нагревателей.
Но имеются также и недостатки:
- Необходимость финансирования на силовые установки для удобного отопления и ГВС;
- Необходимость правильно рассчитать мощность котла при установке накопительного водонагревателя косвенного нагрева;
- Необходимость наличия опыта в расчетах и выборе водонагревателя косвенного нагрева;
- Установка котельного оборудования требует определенных знаний или хотя бы элементарного понимания принципов его работы.
- Объем и габариты оборудования предполагают выделение отдельного помещения для котельной системы.
