Принцип работы
Главным элементом бойлера является теплообменник, изготовленный из стали или латуни. Он имеет большую площадь поверхности и располагается внутри бака, покрытого краской. Во избежание быстрого уменьшения температуры воды предусмотрена теплоизоляция или кожух.
Устройство снабжено предохранительным клапаном и терморегулятором, которые защищают его от резкого повышения давления. Если конструктивно защита не предусмотрена, то её устанавливают во время обвязки водонагревателе.
Процесс нагрева воды довольно простой: горячий теплоноситель в змеевике нагревает его стенки, после чего тепло от металла переходит холодной воде в ёмкости.
Устройство косвенника
Вариации водонагревательного оборудования
Водонагреватели различают по следующим группам:
Есть котлы со встроенным водонагревателем. В них монтируется медная трубка, которая представляет собой спираль.
Самодельный водонагреватель при профессиональной сборке может прослужить 5 лет и более. При этом его цена на порядок ниже купленного в магазине. Потребляемые расходы электричества на работу самодельных водонагревателей минимальные, а время нагрева соизмеримо с заводским аналогом. Электрический водонагреватель создать собственноручно вполне реалистичная идея. Подобные самоделки можно применять как в загородных домах, так и в жилых квартирах.
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.
Правильный подбор водонагревателя с косвенным нагревом
Бойлер косвенного нагрева (БКН) высокоэффективное устройство с современными системами автоматизации тепловых процессов, служит для выпуска горячей воды Т до 65 С.
Внешне БКН похож на традиционный электрический водонагреватель, хотя его современные модификации имеют более эргономичную прямоугольную форму.
Источником тепловой энергии служит отопительный котел, работающий на любом энергоносителе от отходов до электрической энергии.
Базисный элемент — стальной или латунный теплообменный аппарат змеевикового типа, имеющей большую площадью нагрева, в сравнительно небольшом объеме накопительного бака, покрытого защитным эмалевым слоем.
Перед тем как установить БКН необходимо правильно его подобрать под реальные условия эксплуатации: источник теплоснабжения и объем водопользования по услугам ГВС.
Основные параметры выбора схемы подключения бойлер косвенного нагрева:
- Рабочий объем в литрах. При этом термины “общий объем ” и “рабочий объем” различны, поскольку змеевиковый теплообменник забирает определенную часть бака, поэтому нужно выбирать по рабочему показателю.
- Внешний источник нагрева, вид топлива и выходная температура теплоносителя.
- Тепловая мощность внешнего источника. Котел должен обеспечивать не только отопительную нагрузку, но ГВС. Так для нагрева объема воды в 200 л потребуется резервная мощность не менее 40 кВт.
- Материал рабочей емкости: с покрытием из эмали, стеклокерамики и стеклофарфора, из нержавеющего металла или термостойкого пластика.
- Теплоизоляция — для защиты БКН от тепловых потерь, лучше всего, если в качестве теплоизоляции будет применен полиуретан.
- Система защиты и регулирования.
Важные особенности
Помимо выбора геометрических и тепловых характеристик БКН необходимо учесть многие параметры, чтобы тепловая схема подключения бойлера косвенного нагрева к газовому котлу была максимально эффективной.
Для этого пользователь должен выполнить определенные условия:
- Выбрать оптимальное месторасположение, специалисты утверждают что расположение БКН должно быть максимально приближено к котлу.
- Обеспечить защиту от теплового удлинения конструкции, для этого интегрировать в схему БКН на выходе ГВС из устройства мембранный гидроаккумулятор с объемом 10 % от рабочего объема бойлера.
- Перед тем как подключить бойлер оснащают каждую линию подвода/отвода по греющей и нагреваемой среде шаровыми кранами.
- Чтобы выполнить защиту от противотока, на водопроводной воде устанавливают обратный клапан.
- Выполняют очистку воды с установкой фильтра перед подачей водопроводной воды в БКН.
- Установку настенной конструкции БКН выполняют на капитальных стенах с предварительной обработкой пожаробезопасными материалами.
- Установка БКН выполняется выше уровня котлоагрегата либо на одном с ним уровне.
Выбор объема бака
В торговой сети сегодня много предложений по аппаратам БКН, как отечественных, так и зарубежных производителей с емкостями круглого и прямоугольного сечения, напольного и настенного монтажа. И если для электрических нагревателей наиболее популярными являются модели объемом от 80 до 100 л.
Для БКН используются более мощные варианты, начиная от 200 до 1500 л. Это вызвано тем, что многие собственники такую конструкцию используют для создания бака-аккумумятора, с целью создания равномерной нагрузки источника теплоснабжения в ночное время суток. В такой схеме ночью вода для ГВС нагревается, а днем расходуется.
Размер рабочей емкости выбирают, учитывая необходимость обеспечения всех членов семьи горячей водой. Существует формула расчетного водопотребления.
На практике часто пользуются следующими данными:
- 2 пользователя – 80 л;
- 3 пользователя – 100 л;
- 4 пользователя – 120 л;
- 5 пользователя – 150 л.
Размеры БКН также важно учитывать при монтаже. Для настенного размещения могут применяться установки с рабочим объемом бака — до 150 л, а с большими размерами допускается устанавливать только с напольным размещением. Место установки должно иметь свободный доступ, чтобы можно было правильно выполнить обвязку и разместить вспомогательное оборудование в виде запорно-регулирующей аппаратуры, защитных клапанов, воздушников, насосов и гидроаккумулятор
Место установки должно иметь свободный доступ, чтобы можно было правильно выполнить обвязку и разместить вспомогательное оборудование в виде запорно-регулирующей аппаратуры, защитных клапанов, воздушников, насосов и гидроаккумулятор.
Монтаж оборудования – подключаем бойлер косвенного нагрева к одноконтурному настенному котлу «Beretta»
У водо-водяного бойлера имеются 5 входов-выходов, различной принадлежности: самый верхний — выход горячей воды, ниже — подключение к обратке отопления, в средней части — устанавливается штатный термометр, ниже термометра — подключение к подаче отопления и вход холодной воды.
Работы по монтажу начинаем с запаковки полипропиленовых резьбовых быстроразъемных соединений 25Х¾» с наружной резьбой, которые, иногда, называют «американками», в резьбовые отверстия бойлера.
Подготовив бойлер к обвязке, устанавливаем его на место.
Переходим к навеске котла. Котел устанавливается относительно стеновых каналов дымохода и вентиляции. Если стенового дымохода нет, то выпуск отработанных газов и забор воздуха следует вывести непосредственно на улицу, через боковую стену. Отступаем вниз 40 сантиметров от окон дымоходных каналов и чертим горизонтальную линию — это будет верхний край котла. Смещаемся в сторону от дымохода на 50-60см, прикладываем кронштейн подвеса и маркером отмечаем места сверления под дюбеля крепления.
Закрепив кронштейн и проверив его горизонтальность, навешиваем котел.
Монтируем дымоходные каналы котла, используя стандартные детали дымоходной системы, диаметром 80 мм, вставляя их друг в друга: колено 90° и прямые трубы, длина которых меряется по месту, а излишек отрезается болгаркой.
Дымоход готов и можно переходить к обвязке котла, бойлера и насосов. Для этого запаковываем на котел американки 32Х1» с внутренней резьбой, а на экспанзоматы — 25Х¾» с внутренней резьбой.
Так как выход из котла 1», то для его обвязки нужно использовать полипропиленовую трубу Fiber bazalt или Stabi, диаметром 32 мм, которая послужит своеобразным коллектором при подключении контуров, диаметром 25 мм, идущих на отопление дома и подогрев воды в бойлере.
Запаковываем на циркуляционный насос резьбовые комбинированные муфты 32Х1» и припаиваем, как указано на схеме, краны и грязевой фильтр, который должен стоять горизонтально. Для надежной фиксации насоса и труб, устанавливаются крепежные хомуты 1» и ¾».
Для предотвращения образования воздушных пробок и сброса воздуха из системы устанавливаем в верхних точках трубопроводов воздухоотводчики.
Размечаем крепление кронштейна экспанзомата холодной воды, сверлим отверстия, устанавливаем сам бачок и обвязываем его.
Установка экспанзомата холодной воды.
Запаковываем разъемные соединения, монтажные краны и обратный капан на рециркуляционный насос горячей воды, устанавливаем его на хомуты и обвязываем 25й трубой.
Установка рециркуляционного насоса горячей воды.
Делаем разводку холодной воды полипропиленовой трубой, диаметром 25 мм. На вводе желательно установить грязевой или промывочный фильтр и обратный клапан.
Для сброса воды из системы и предохранительных клапанов котла и бойлера в канализацию, можно использовать полипропиленовую трубу, диаметром 20 мм, обвязав ею соответствующие узлы. Для этого нужно прожечь в канализационной заглушке отверстие, используя паяльник с насадкой под 20ю трубу.
Устанавливаем кронштейн крепления экспанзомата отопления, ставим экспанзомат и обвязываем его 25й трубой.
Закончив работы по гидравлической системе, подключаем насосы к электросети. Для этого нужно снять верхнюю крышку и подключить провода к клемнику.
Подключение водяных насосов.
Оборудование готово к работе:
Особенности подсоединения БКН
Бойлеры КН могут подключаться по-разному, но общие принципы выполнения такой работы все же есть.
Ставить агрегат требуется только на ровной поверхности или подвешивать его на прочную кирпичную или бетонную стену. Крепеж производится при помощи анкеров
Установка бойлера косвенного нагрева – бережное отношение к теплу
Важно соблюсти все требования по давлению во всей системе – оно не должно превышать параметры, оптимальные для бойлера.
Бак всегда должен располагаться несколько выше самого отопительного котла – это обеспечит более быстрый нагрев воды. Так что лучше его ставить на небольшой подиум
При этом БКН не стоит ставить слишком далеко от котла непосредственно.
Патрубки ввода и вывода воды из бойлера нужно ориентировать всегда в сторону самого котла при установке. На фото — бойлер косвенного нагрева
Чтобы правильно подключить бойлер, нужно знать основные принципы подключения таких устройств.
Важно учесть, что вода-теплоноситель обязательно должна поступать в бак бойлера сверху, а остывшая жидкость – выходить снизу.
Бойлер косвенного нагрева
Для работы данного типа водонагревателей нет необходимости использовать твердое топливо, газ или электричество. Он нагревает воду от тепла, которое выделяется другими источниками энергии.
Схема работы водонагревателя косвенного нагрева.
Внешне такой водонагреватель похож на бочку цилиндрической формы, хотя часто встречаются и прямоугольные модели, которые обычно устанавливаются возле котла и производятся с ним в одном дизайне. Такой подход позволяет значительно сэкономить место в котельной. Внутренняя емкость водонагревателя изготавливается из пластика или нержавеющей стали, потому что антикоррозионные свойства этих материалов в полной мере соответствуют поставленным перед ними задачам. Корпус устройства состоит из нескольких слоев. Внутри расположена емкость, в которой происходит нагрев и хранение воды. Затем идет слой теплоизолирующего материала. Внешняя обшивка (слой) изготавливается и окрашивается в фирменном дизайне производителя.
Срок службы бойлера напрямую зависит от его внутреннего покрытия.
Внутри бака размещается латунный или стальной трубчатый теплообменник, по которому циркулирует теплоноситель, поступающий от отопительной установки. Для увеличения площади нагрева трубка выполняется в виде змеевика. Ее форма представляет собой сложную конструкцию, которая рассчитывается таким образом, чтобы обеспечить максимально быстрый и равномерный нагрев воды. Некоторые производители выпускают бойлеры с 2-мя теплообменниками, что позволяет одновременно использовать несколько источников тепла, например, солнечный коллектор и котел. Для защиты от гальванической коррозии внутри бойлера монтируется магниевый анод, в результате чего коррозии подвергается не емкость, а анод, который периодически нужно менять (его срок службы около 6 месяцев). Многие водонагреватели косвенного нагрева оснащаются ТЭНами для нагрева воды в теплое время года, когда нет необходимости использовать котел. Также в состав бойлера входит термостат и клапан для защиты от повышенного давления.
Схема обвязки бойлера косвенного нагрева
Принцип монтажа бойлера косвенного нагрева.
В большинстве случаев данное устройство монтируется в помещении котельной на отдельную площадку или под котлом отопления. Такая установка позволяет уменьшить длину трубопровода, что приводит к снижению теплопотерь и затрат на выполнение монтажных работ. К системе водоснабжения водонагреватель подсоединяется через ввод для холодной воды, через который осуществляется наполнение емкости холодной водой для последующего ее нагрева. Горячая же вода поступает к потребителям через вывод устройства. Со стороны отопления водонагреватель ГВС выступает дополнительным контуром системы. Бак имеет ввод для трубопровода, через который поступает горячая вода, и вывод для обратного трубопровода, через который вода возвращается к отопительной установке для повторного ее нагрева. На подающем трубопроводе монтируется насосно-смесительная группа, которая состоит из смесительного вентиля, управляющего температурой теплоносителя, и циркуляционного насоса, отвечающего за циркуляцию воды в системе. В зависимости от конструктивных особенностей отопительной установки бойлер может подключаться к системе по 2-м схемам. Если в котле предусмотрен отдельный выход на бойлер, то бак подсоединяется непосредственно к нему. Если котел не имеет такого выхода, то бойлер подключается к распределительному коллектору, который устанавливается в котельной.
Схемы подключения бойлера к котлу
Перед тем как подключить бойлер косвенного нагрева, разрабатывают исполнительную схему подсоединения и параметры монтажа БКН. Они зависят от модификации устройства, схемы котлоагрегата и системы теплоснабжения в домовладении.
Наиболее часто применяют комплект подключения бойлера БКН для двухконтурных агрегатов и с трехходовыми клапанами.
Обвязка с насосами циркуляции котловой воды
Схема с 2-мя циркуляционными электрическими насосами применяется для временного нагрева ГВС, например, при сезонной работе БКН и при использовании в выходные дни. Кроме того этот вариант применим, когда задается температура ГВС ниже чем Т теплоносителя на выходе из котла.
Она выполняется с двумя насосными агрегатами, первый размещают на подающей трубе перед БКН, второй — на контуре для отопления. Циркуляционная линия контролируется электронасосом через термодатчик.
По его электросигналу насос ГВС будет включен в работу только при падении температуры ниже установленного размера. Трехходовой клапан в этом варианте отсутствует, обвязка выполняется посредством обычных монтажных тройников.
Обвязка с энергонезависимым котлоагрегатом
Это схема применяется для энергонезависимого котлоагрегата, работающего с естественной циркуляцией теплоносителя, поэтому, чтобы обеспечить требуемый гидравлический режим и теплоноситель смог циркулировать и через котлоагрегат и радиаторы в комнатах. Эта схема для настенных модификаций, которые допускают установку на уровне 1 м от “О”-отметки в топочной.
Напольные модели в такой схеме будут иметь низкие скорости циркуляции и нагрева. Может сложиться такая ситуация, что необходимого уровня нагрева достигнуть не получится.
Такую схему применяют только для аварийных режимов, когда отсутствует электроэнергии. В обычных энергозависимых режимах в схему устанавливают циркуляционные электронасосы для обеспечения требуемой скорости движения теплоносителя.
Обвязка с 3-х ходовым клапаном
Это наиболее распространённый вариант обвязки, так как он допускает параллельный режим функционирования и отопления и ГВС. Схема имеет довольно простое исполнение.
БКН устанавливается рядом с котлоагрегатом, на подающей линии монтируется циркуляционный электронасос и трехходовой клапан. Вместо одного источника могут использоваться группа однотипных котлов.
Трехходовой клапан выполняет функции переключателя режимов и контролируется термореле. При снижении температурного режима в баке, срабатывает термодатчик, подающий электрический сигнал на трехходовой клапан, после чего он переключает направление движения греющей воды с отопления на ГВС.
По сути, это схема работы БКН с приоритетом, обеспечивающая быстрый нагрев ГВС при полностью отключенных в этот период радиаторов. После достижения температуры, переключается трехходовой клапан, и котловая вода попадает в систему отопления.
Схема с линией рециркуляции
Рециркуляция теплоносителя применяется, когда существует контур в котором должна все время циркулировать горячая вода, к примеру, в полотенцесушителе. Эта схема имеет большие преимущества, поскольку не дает застаиваться воде в трубах. Пользователю услуг ГВС не нужно будет сливать в канализацию значительные объемы воды, чтобы в смесителе появилась горячая вода. Следовательно, рециркуляция экономит расходы на услуги водоснабжения и ГВС.
Современные большие установки БКН поставляются на рынок с уже встроенной системой рециркуляцией, другими словами в них обустроены готовые патрубки для подключения полотенцесушителя. Многие для этих целей приобретают дополнительный небольшой бак, подключаемый к основному БКН через тройники.
Можно ли подключить бойлер к двухконтурному котлу
Это вариант выполняется с применением схемы подключения бойлера косвенного нагрева с гидрострелкой для конструкций с рабочим объемом, превышающим 220 л и многоконтурными схемами отопления, к примеру, в многоэтажном доме с системой “теплый пол”.
Гидрострелка — это инновационный узел современной внутридомовой системы теплоснабжения, который упрощает эксплуатацию и ремонт водонагревателя, поскольку не требуется выполнять монтаж рециркуляционных электронасосов на каждую линию нагрева.
Она повышает систему безопасности, поскольку препятствует возникновению гидроудара, поскольку поддерживает равное давление среды в контурах двухконтурного котлоагрегата.
Как работает бойлер в паре с котлом
Имеется несколько схем подключения БКН к газовому котлу. Они зависят от типа котлоагрегата и его мощности, вида топлива и контуров нагрева. До того как устанавливать в схему ГВС водонагреватель, потребуется выбрать принцип его включения по подающему теплоносителю: с приоритетом или без него.
В первом варианте, обеспечивается скоростной режим подготовке воды в накопительном нагревателе, когда весь теплоноситель из котлоагрегата проходит через змеевик БКН. После достижения установленной температуры ГВС в емкости — 65 С, по сигналу терморегулятора теплоноситель попадает во внутридомовую систему отопления.
Второй вариант реализуется отдельным контуром нагрева котлоагрегата, с расчетным расходом греющей среды через БКН. Он никак не регулируется, работает в вариантах «открыто — закрыто» и не влияет на отопление.
Как сделать отопление из бойлера: хозяину на заметку
Домашняя техника может выйти из строя, а вы не знаете, куда ее деть? Есть идея быстро и без затрат обеспечить дом резервным отоплением. Для этого понадобится старый бойлер и желание творить чудеса. Почитайте полезные рекомендации к руководству как сделать отопление из бойлера далее в материале. Изготовленное нестандартное оборудование придаст дому больше уюта и тепла. А если сделать его самостоятельно – не придется тратить средства на покупку дорогих обогревателей.
Плюсы и минусы отопления на базе бойлера
| Преимущества | Недостатки |
| — Для монтажа не обязательно иметь техническое образование, специальное оборудование и даже предварительные навыки. Простую конструкцию сможет соорудить любой человек.— Минимальные финансовые затраты. На промышленном рынке ценовая категория бойлеров в разы меньше, чем на отопительное котлы. Особенно экономно использовать старый водонагреватель.- За счет теплоизоляционного слоя водонагреватель меньше растрачивает производного тепла, чем обогреватели.— Не занимает много места, поскольку возможный потолочный тип крепления.- За счет небольшого расхода ресурсов, установка потребляет мало энергии.- Возможность регулировать температуру. | — В отличие от специально приспособленной для такой работы техники, бойлеры не имеют достаточно мощности в трубчатых нагревателях (ТЭНах). Поэтому эффективно обогреть большую площадь сооружение не сможет.- Устройство пребывает в постоянном рабочем режиме. Поставка водных ресурсов не должна прекращаться. В таком случае коррозия и другие разрушения металла настанут вскоре.- Процесс монтажа хоть и быстрый, но затратный в плане трудовых ресурсов. |
Тепловые системы на базе электрических нагревателей
Бойлер – это конструкция закрытого типа, его основная цель: нагревать воду. Установка имеет два отверстия (для холодной и горячей воды). Внутри бойлера расположен тэн, он служит нагревателем. Чтобы использовать механизм для отопления помещения, в его конструкцию надо внести изменения. На эффективную поставку ресурсов может влиять много факторов, к их основному ряду относят:
- Мощность водонагревателя. Чтобы определить нужную мощность, рассчитайте 1 кВт на 10 квадратных метров отапливаемой территории.
- Объемная подача циркуляционного насоса (он влияет на скорость циркуляции воды в отопительной установке).
- От разветвленности системы. Приспособление рекомендуется использовать на небольшое количество отраслей.
Информация! От объема бака также зависит эффективность работы устройства. В промышленных водонагревателях емкость бака достигает 500 литров.
Производительные компании промышленной техники разработали специальные бойлеры для системного обогревания. Главное их отличие заключается в расположении трубок, нижний вход предназначен для холодной воды, а верхний – для горячей. Еще одна различность состоит в диаметре вхождений (в водонагревателей для бытовых целей (купания или мытья посуды) дюйм трубок не большее 2 дюйм). Однако обычные бойлеры для отопительных целей использовать также можно.
