Изготовить бойлер косвенного нагрева возможно из доступных материалов, таких как гнутая медная труба для змеевика, большая бочка с крышкой либо газовый баллон для бака:
Бойлер косвенного нагрева: устройство, принцип работы и схемы подключения
В частных домах, на дачах, в спортивных комплексах и гостиницах часто используются бойлеры косвенного нагрева — это водонагреватели, которые функционируют без подключения к централизованным системам водоснабжения. Данное оборудование эффективно нагревает большие объемы воды, поддерживая необходимую температуру и обеспечивая постоянную подачу горячей воды.
Таким образом, если вы ищете экономичный вариант водонагревателя для совместной работы с одноконтурным котлом, стоит рассмотреть возможность установки бойлера косвенного нагрева в вашем доме. Для упрощения процесса выбора предлагаем ознакомиться с критериями покупки бойлера, принципами его работы и схемами подключения.
Конструктивные особенности и принцип работы БКН
Бойлер косвенного нагрева функционирует исключительно с использованием внешнего источника тепла, однако в теплый период года для обслуживания системы можно дополнительно установить ТЭН.
Чтобы обеспечить бесперебойную подачу горячей воды, в системе используется рециркуляционный контур, благодаря чему вода постоянно перемещается по трубам. Это означает, что при открытии крана в точках водоразбора, подключенных к системе, начнет течь горячая вода.
Бойлер косвенного нагрева, как правило, устанавливается в непосредственной близости от отопительного котла, и в сочетании они занимают довольно значительное пространство, особенно если оба устройства являются напольными.
Таким образом, использование данного прибора позволяет существенно экономить на энергозатратах, в то же время обеспечивая такой же уровень комфорта, как и при использовании централизованного горячего водоснабжения.
Бойлер косвенного нагрева предназначен для подготовки горячей воды, которая нагревается за счет теплоносителя, проходящего через него.
Подключение бойлера косвенного нагрева происходит напрямую к трубопроводу системы отопления. Для его работы не требуется ни топливо, ни электрическое питание.
Внутреннее устройство простейшего бойлера косвенного нагрева включает змеевик из трубы или гибкого шланга.
Через смонтированный в корпус бойлера змеевик проходит нагретый теплоноситель от котла, передавая часть своей тепловой энергии воде, находящейся внутри корпуса. Роль теплообменника может выполнять пространство между двумя баками, один из которых расположен внутри другого.
Для дач или загородных домов бойлер косвенного нагрева можно легко собрать самостоятельно. В его корпус вваривают кран для забора воды или трубопровод, ведущий к смесителю.
Подходящими корпусами для самодельного бойлера могут быть любые металлические емкости, такие как корпус стандартного бойлера или пустой газовый баллон.
Собрать бойлер косвенного нагрева своими руками достаточно просто. Основная сложность заключается в правильном выполнении обвязки.
Поскольку в закрытой емкости вода постоянно нагревается, а ее отбор происходит периодически, бойлеру необходим собственный расширительный бачок и воздухоотводчик.
Как устроен бойлер косвенного нагрева
Прибор, нагревающий воду по косвенному принципу, представляет собой утепленную накопительную емкость, внутри которой располагается нагревательный элемент, работающий на основе внешнего теплоносителя.
Сама емкость может иметь форму прямоугольника или цилиндра, а в ее стенках предусмотрены патрубки — для теплообменника, подключения горячего и холодного водоснабжения.
Основой конструкции служит контейнер из металла или пластика, который может иметь объем от десяти до нескольких тысяч литров. Внутренние стенки бака могут быть обработаны эмалевым, керамическим или стеклофарфоровым покрытием, что способствует сохранению качества воды и предотвращает коррозию.
Защитный изоляционный слой из полиуретана, поролона или минеральной ваты оберегает корпус от теплопотерь.
Спираль с теплоносителем может быть равномерно распределена по всей емкости или компактно уложена внизу, чтобы быстрее нагревать поступающую холодную воду.
Для предотвращения образования накипи в верхней части бака устанавливается магниевый или титановый анод, который смягчает воду, защищает металл от коррозии и продлевает срок службы устройства.
Что такое косвенный нагрев?
Таким образом, что представляет собой бойлер косвенного нагрева? Это устройство, которое поглощает тепловую энергию не напрямую от ее источника, а через посредника. В нашем случае таким посредником является горячая вода или другой вид теплоносителя (например, антифриз), циркулирующий в нагревательном контуре котла — газового, работающего на твердом или жидком топливе. Конструкция подобного бойлера включает два основных элемента:
Жидкости в этих элементах не смешиваются, а лишь обмениваются теплом. Поэтому их можно использовать для различных целей: в отопительном контуре допускается использование технических жидкостей, в том числе потенциально токсичных. Для горячего водоснабжения необходимо использовать лишь воду с различной степенью очистки.
Как работает бойлер косвенного нагрева?
Принцип работы бойлера косвенного нагрева достаточно прост. Он заключается в том, что холодная вода из водопровода нагревается при контакте с элементом, по которому циркулирует горячий теплоноситель из котла. Существует две схемы конструктивного устройства теплообменника подобного типа:
В первой схеме змеевик установлен внутри накопительного бака, в который поступает вода из водопровода. Скрученная в спираль трубка обладает большой площадью и сделана из меди или алюминия — металлов с высокой теплопроводностью, что увеличивает эффективность теплообмена. Во втором случае горячая вода накапливается в тонкостенном баке меньшего объема, который изготавливается рифленым для увеличения площади теплоотдачи.
У бойлера косвенного нагрева есть две важные особенности, без которых система отопления не сможет выполнять свою функцию или будет работать неэффективно:
- Мощность котла должна быть минимум на треть выше требуемой только для отопления. В противном случае радиаторы будут получать остывший теплоноситель, и они останутся недостаточно горячими или совсем холодными.
- Система отопления с бойлером косвенного нагрева не может функционировать по принципу гравитации. Установка циркуляционных насосов является обязательным условием для ее нормального функционирования.
Несомненно, это добавляет определенную сложность к планированию проекта и увеличивает его стоимость. Однако эти затраты оправдываются в дальнейшем, поскольку система позволяет использовать эффект тепловой инерции.
Объем воды в накопительном баке довольно велик — не менее двухсот литров, что позволяет использовать его как тепловой компенсатор. Обмен энергией — это взаимный процесс, поэтому после достижения необходимой температуры теплоносителя следует снизить интенсивность сжигания топлива — в газовых котлах такую регулировку выполнять проще всего.
Характеристики бойлеров косвенного нагрева
Значительным преимуществом теплоизолированного водонагревателя косвенного нагрева является его независимость от электроэнергии. Даже при перебоях в подаче электричества или водоснабжении горячая вода в доме останется доступной. По сути, эксплуатационные характеристики бойлеров косвенного нагрева вместимостью от 200 до 300 литров аналогичны большим термосам. Частого подключения к сети в теплый период времени не потребуется, так как запас горячей воды будет оптимальным для использования в течение нескольких дней.
Прибор с косвенным нагревом оказывается экономически выгоднее по сравнению с другими способами круглогодичного получения горячей воды. Двухконтурный котел, газовая колонка или электрический водонагреватель могут показаться более приемлемыми вариантами на первый взгляд, однако это не так. Преимущество применения косвенного нагревателя особенно заметно в городских квартирах, в населенных пунктах, где нет центрального горячего водоснабжения, а также на дачах, где жители находятся в летний и осенний периоды. Поскольку для работы агрегата не обязательно пользоваться газом и электричеством, расходы на коммунальные услуги можно существенно сократить. Другими положительными характеристиками бойлеров косвенного нагрева являются:
- Приемлемая скорость нагрева воды до заданной температуры. Благодаря обширной площади теплообменника и функции рециркуляции оборудование справляется с этой задачей в два раза быстрее, чем его электрические и газовые аналоги.
- Равномерное прогревание всего объема жидкости в баце. Во все смесители, подключенные к системе, поступает горячая вода одной и той же температуры.
- Увеличенный срок службы на 3-4 года по сравнению с проточными и накопительными моделями водонагревателей. Поскольку в конструкции отсутствуют элементы, подверженные перегреву, а накипь не образуется, агрегат эффективно отрабатывает свой ресурс и редко выходит из строя.
- Высокий коэффициент полезного действия. При правильном выборе бойлера по вместительности, объема резервуара будет достаточно для бытовых нужд и купания всех членов семьи даже в напряженные моменты, когда открываются все краны.
Цена оборудования с непрямым нагревом окупается благодаря его эффективности, комфорту и уюту в доме.
Как выбрать бойлер?
Когда вы выбираете бойлер косвенного нагрева для решения проблемы горячего водоснабжения в вашем доме, прежде всего вам нужно обращать внимание на объем резервуара. Этот параметр является одним из первостепенных, так как от него зависит ваш комфорт в будущем и удовлетворение от правильного выбора при покупке. Объем бака следует подбирать так, чтобы он не мешал отоплению, а запас горячей воды покрывал потребности семьи с небольшим запасом.
Однако не следует строго ориентироваться только на рекомендованные точки водоразбора и объемы, указанные в схеме, без учета индивидуальных потребностей проживающих в квартире людей. Наличие маленьких детей, больного человека или любителей частых расслабляющих ванн требует больше запаса воды. Также следует учитывать тепловую мощность котла отопления и несколько других факторов:
- Материал, из которого изготовлены внутренние стены бака. Наиболее надежными считаются ёмкости из нержавеющей стали с титановым покрытием, хотя такие устройства в целом стоят дороже. Приемлемую прочность и долговечность обеспечивают более доступные модели с внутренним покрытием из стеклокерамики и эмали.
- Способ управления. Модели с встроенной электроникой считаются более удобными, так как избавляют от необходимости вручную контролировать параметры нагрева. Но механические модели, проверенные временем, по-прежнему остаются популярными на рынке.
- Особенности теплоизоляции. Для устройства теплоизоляционного слоя часто используется полистирол толщиной 5 см. Если толщина прослойки меньше, то остывание воды в термосе будет происходить быстрее.
- Наличие магниевого анода. Магний реагирует с кислородом, присутствующим в воде, что уменьшает коррозионную активность жидкости и, следовательно, увеличивает срок службы устройства.
- Опция рециркуляции. Модели с рециркуляцией считаются более экономичными и производительными, так как горячий поток возвращается в средний патрубок и ускоряет нагрев холодной воды.
Для того чтобы выбрать бойлер косвенного нагрева, который будет использоваться с высокой нагрузкой, необходимо внимательно изучить репутацию бренда. Оборудование от европейских производителей, как правило, соответствует заявленным рабочим параметрам и оправдает ожидания.
На что влияет мощность бойлера
При изучении вопроса выбора бойлера косвенного нагрева, необходимо помнить, что мощность котла и объем бойлера тесно сопутствуют друг другу. Чем больше объем ёмкости, тем больше тепловой энергии необходимо для его нагрева. Время нагрева можно рассчитать по следующей формуле:
Т=0,00117 х V х (Т горячей воды – Т холодной воды): W, где
Т — время нагрева в часах, V — полезный объем резервуара, W — тепловая мощность бойлера.
Однако мощность бойлера, указанная в паспорте, достигается за счет максимальной температуры и скорости потока теплоносителя. Если в реальных условиях эти значения окажутся ниже, то время нагрева увеличится. Инженеры-теплотехники предлагают ориентировочные расчеты: для бойлера на 100 л необходим котел мощностью не менее 16 кВт, для 120-150 л — 23 кВт, а для 200 л — 33 кВт. В этом случае тепла будет достаточно как для отопления, так и для нагрева воды в бойлере.
Особенности обвязки бойлера косвенного нагрева
Монтаж бойлера косвенного нагрева значительно упрощается, если он устанавливается одновременно с отопительным котлом, насосом и прочими компонентами. Включение нового устройства в уже существующую систему — это более сложная, но все же выполнимая задача.
Для корректной работы всего комплекса оборудования необходимо придерживаться следующих правил:
- Лучшим местом для установки бойлера является близость к отопительному котлу.
- Монтаж следует выполнять на ровной и прочной поверхности.
- Обязательно устанавливается мембранный гидроаккумулятор для защиты от теплового расширения.
- Устанавливать краны на каждом контуре — это обеспечит удобное и безопасное обслуживание.
- Обратные клапаны обязательны, чтобы предотвратить обратное движение воды.
- Использование фильтров — простое и эффективное решение для улучшения качества воды.
- При установке насосов важно правильно расположить их в горизонтальном положении.
Для монтажа тяжелых устройств не рекомендуется применять гипсокартон или тонкие деревянные перегородки. Классические кирпичные или бетонные стены обладают хорошей несущей способностью.
Бойлер должен располагаться на уровне или немного выше уровня отопительного котла. Для напольных моделей желательно предусмотреть постамент или подставку.
Патрубки бойлера должны быть направлены к котлу отопления. Для соединения бойлера и теплогенератора необходимо использовать трубы, подходящие для работы под высоким давлением.
В состав оборудования для обвязки бойлера косвенного нагрева входят:
- Циркуляционные и нагнетающие насосы.
- Грязевик для входящей холодной воды.
- Водяной редуктор давления.
- Обратный клапан.
- Предохранительный клапан и мембранный бачок.
- Трехходовой смесительный клапан.
- Двухходовой термостат.
Принцип подключения
Бойлер косвенного нагрева можно подключить различными способами:
- С приоритетом горячей воды. В этом случае весь объем теплоносителя проходит через теплообменник, что резко сокращает время подготовки горячей воды. После достижения заданной температуры поток перенаправляется в системы отопления.
- Без приоритета горячей воды. На нагрев воды расходуется лишь часть теплоносителя, что увеличивает общее время, необходимое для достижения нужной температуры.
Подключение бойлера с приоритетом — это более выгодная схема, так как она обеспечивает поступление горячей воды в полном объеме без значительного снижения температуры в отопительной системе. Нагрев воды занимает от 20 до 40 минут, а для поддержания температуры на заданном уровне — всего 3-8 минут. За такое краткое время дом не успевает охладиться до ощутимого уровня без отопления.
Важно, чтобы мощность котла и бойлера была соизмерима. В идеальном случае котел должен иметь запас мощности в 25-30%.
Использование системы рециркуляции в схеме ГВС
Наличие третьего входа в баке бойлера позволяет подключить линию рециркуляции.
Цель этой системы — обеспечить практически мгновенную подачу горячей воды в точки водоразбора при открытии крана. Это значит, что вам не придется сливать холодную воду из трубопровода в канализацию, дожидаясь появления горячей воды от бойлера.
Такое решение реализуется через создание замкнутой системы с помощью собственных циркуляционных насосов — рециркуляционной системы. Она может функционировать с подогревом полотенцесушителя или без него.
Обвязка бойлера косвенного нагрева, схема которой была представлена выше, включает в себя дополнительные элементы.
Рассмотрим назначение некоторыхtypичних элементов в обвязке нагревательного устройства
Обратный клапан служит для предотвращения обратного движения воды, когда насос отключен.
Обратный клапан на входе в водонагреватель необходим для предотвращения попадания горячей воды в холодные трубопроводы. При нагреве воды может возникнуть давление, и, открыв холодный кран, первое, что произойдет — это вытолкнет горячую воду из бойлера в холодный трубопровод.
Автоматический воздухоотводчик предотвращает попадание воздуха в насос, особенно при первом запуске. При первом запуске обратный клапан мешает движению воздуха из бака и позволяет заставить горячую воду циркулировать через полотенцесушитель или рециркуляционный трубопровод.
Предохранительный клапан служит для защиты водонагревателя от превышения давления, вызванного расширением воды при нагреве. То есть, предохранительный клапан защищает водонагреватель от высоких давлений — обычно до 7 Bar. При достижении или превышении давления 7 Bar, предохранительный клапан начинает сбрасывать избыточное давление, пропуская воду через себя.
Расширительный бак компенсирует давление в системе горячего водоснабжения, так как при нагреве воды давление в системе увеличивается. Расширительный бак поглощает воду, тем самым снижая давление в системе. Таким образом, расширительный бак удерживает давление в системе на приемлемом уровне, предотвратив его чрезмерный рост при нагреве воды в бойлере косвенного нагрева.
Давление воздуха в расширительном баке не должно превышать давления предохранительного клапана, иначе это сведет на нет работу расширительного бака. Минимальное давление воздуха должно оставаться выше минимального давления в системе водоснабжения.
Расширительный бак ACS по своей сути является гидроаккумулятором, но предназначен для работы в температурных режимах горячего водоснабжения.
Плюсы и минусы
Таким образом, мы рассмотрели принцип и устройство работы бойлера косвенного нагрева. Теперь давайте проанализируем его сильные и слабые стороны.
Накопительный водонагреватель косвенного нагрева — достоинства:
- Не оказывает заметного влияния на нагрузку электросети дома в холодное время года;
- Обладает высокой производительностью при правильном выборе всех соответствующих параметров;
- Исключает контакт внутренней поверхности нагревательной системы с проточной агрессивной водой, содержащей повышенное количество солей;
- Изолирует теплоноситель контуров отопления от горячей сантехнической воды сразу после открытия крана в месте потребления;
- При использовании многоконтурных нагревателей допускает применение нескольких источников тепла.
Теперь рассмотрим недостатки:
- Для установки современных технологий отопления и горячего водоснабжения требуется определённый объем финансовых средств;
- Необходимо правильно рассчитать мощность котла при установке бойлера косвенного нагрева;
- Требуется опыт в расчёте и выборе бойлера косвенного нагрева;
- Необходима квалификация для монтажа котельного оборудования или хотя бы минимальное представление о принципах работы котельной;
- Значительные габариты оборудования требуют предоставления отдельного помещения для размещения котла.
