НЕЧАЯННАЯ РАДОСТЬ

Если вашему дому (производству, магазину, складу) не посчастливилось быть подключенным к централизованному горячему водоснабжению, то есть масса способов справиться с этим неудобством. Водонагреватели проточные, накопительные, косвенные, электрические и газовые – на рынке всегда найдется подходящий вариант и мы уже не мало материалов посвятили теме выбора способа приготовления горячей воды для бытовых нужд. Сегодня в центре нашего внимания способ для «продвинутых» пользователей– обеспечение ГВС при помощи теплоаккумулятора.

Бак или змеевик

Конечно, основное предназначение теплоаккумулятора в другом: накапливать тепло, чтобы максимально эффективно использовать имеющийся источник тепла. Но продвинутые умы решили, что этого недостаточно, и с бочки, наполненной горячим теплоносителем, можно получить дополнительный бонус. Так в теплонакопителе помимо основного бака появился бак для приготовления горячей воды. В бак для ГВС, который расположен внутри основной емкости с горячим теплоносителем, подается холодная бытовая вода, которая нагревается за счет температуры теплоносителя нагревается. В ассортиментном ряду ЭВАН теплонакопители с баком для ГВС представлены теплонакопителем BUZ. В моделях BUZ …-92 в бак ГВС подведен ещё и змеевик, что позволяет нагревать бытовую воду не только за счет энергии теплоносителя в баке, но и за счет подключения дополнительного источника энергии. Наиболее распространенное использование такого решения – подключение к змеевику бака ГВС солнечного коллектора. Однако, на усмотрение владельца, источник может быть любым.

Теплоаккумулятор с функцией ГВС, реализованной по принципу «бак в баке», не единственное возможное решение. «ЭВАН» предлагает приборы, где для приготовления горячей воды используются змеевики. В змеевик ГВС, расположенный внутри бака аккумулятора, подается холодная бытовая вода, которая, проходя по змеевику, также нагревается за счет саккумулированного в баке горячего теплоносителя. Оборудованные змеевиками ГВС теплонакопители могут вырабатывать горячую воду в режиме проточного водонагревателя. По такому принципу сконструированы теплонакопители OVALI, GTV и GTV Teknik. Производительность змеевиков варьируется от 20 до 150 литров в минуту. Под заказ можно установить змеевики разной мощности в разные модели. Чтобы обеспечить высокую мощность и скорость нагрева, модели OVALI и GTV Teknik оборудованы двумя змеевиками, которые могут соединяться последовательно – первый, так называемый змеевик преднагрева, расположен в нижней части бака. Второй – в верхней.

У любого способа водонагрева есть свои плюсы и минусы. Посмотрим, чего больше при приготовлении горячей воды при помощи теплонакопителя.

Первый и на наш взгляд единственный минус заключается в ограниченной температурной дельте, на которую можно нагреть в оду. Дельта эта обычно не превышает45°С, то есть, получить кипяток не получится. Это является некоторым ограничением, особенно если речь идет о приготовлении горячей воды для техпроцессов, где требуются высокие температурные параметры. В большинстве же случаев, в частности, для бытового использования, температуры получаемой горячей воды – 40-60°С — вполне достаточно.

Преимущество, как ни удивительно, тоже в дельте! Но другой – в разнице между температурой теплоносителя в баке и бытовой воды в змеевике. Она, эта дельта, практически постоянна, и, следовательно, постоянна мощность и производительность змеевика (при условии дозарядки бака необходимой мощностью от внешнего источника тепла). Для сравнения в косвенных водонагревателях картина совсем иная. Там конструктивно всё наоборот: в змеевике — теплоноситель, в баке — бытовая вода. Когда в баке вода холодная, разница температур воды и теплоносителя большая, нагрев происходит быстро и с высокой мощностью. Но по мере роста температуры воды в баке, мощность нагрева снижается в разы. Подробно мы писали об этом в предыдущем номере нашего журнала. Так вот, теплонакопитель со змеевиком ГВС этого недостатка лишен. Его мощность и производительность стабильна, и для ряда проектов это предпочтительно.

В обход ограничений

Но основное преимущество приготовления горячей воды теплонакопителем со змеевиком ГВС состоит в гибкости этого решения. Увы, действительность такова, что выбирать прибор для ГВС зачастую приходится при наличии каких-либо ограничений. Например, для работы проточного электроводонагревателя нужна большая электрическая мощность, которая не всегда имеется на объекте. Накопительные водонагреватели требуют наличия достаточного места, а мощность установленных в них ТЭНов чаще всего невелика. С одной стороны это помогает обойти имеющиеся ограничения по мощности, но с другой, снижается скорость нагрева.

Линейка теплонакопителей со змеевиками ГВС позволяет сделать выбор с учетом существующих ограничений. Например, если имеющейся мощности недостаточно, то компенсировать это можно, установив теплонакопитель большого объема. За счет большого количества саккумулированной энергии можно получить большой объем горячей воды. И наоборот, если мощности достаточно, то можно работать с аккумулятором маленькой емкости, не теряя при этом в производительности ГВС.

Нагляднее всего это проиллюстрирует расчет. Для упрощения примем, что теплонакопитель работает только на приготовление ГВС.

Если мы хотим нагреть холодную бытовую воды до 40С, то 500-литровый бак, наполненный теплоносителем температурой 80С, способен передать для нагрева воды количество энергии, определяемой по формуле

Q=m*c*ΔT=500*0,001163*(80-40)=23,26 кВт•ч , где

m – масса воды; в нашем примере m=500 кг.

c –удельная теплоемкость воды; величина постоянная, с =0,001163

ΔT – разница температур; в данном случае, это разница между температурой теплоносителя и температурой, до которой мы хотим нагреть воду.

Если теплонакопитель оснащен змеевиком производительностью 25 л/мин, а холодная вода нагревается с 5 до 40 градусов, то по этой же формуле можно определить, какое количество энергии будет потреблять змеевик для нагрева воды в минуту.

Соответственно, без подзарядки теплонакопитель сможет выдавать 40-градусную воду в течение 23 минут (23,26/1,02), таким образом выработка ГВС составит 575 литров. После этого потребуется зарядка акуумулятора.

Понятно, что чем больше емкость теплонакопителя, то тем больше тепла он способен аккумулировать. Если же объем бака невелик, то понадобиться более частая подзарядка. Но зато при наличии достаточной мощности отопительного прибора в аккумулятор емкостью всего 500 литров можно установить змеевик, производительностью 100 литров в минуту и вырабатывать 6000 литров горячей воды в час. Отличная альтернатива мощным проточным водонагревателям.

В активе аккумуляторов есть ещё один плюс, присущий также и косвенникам – это энергетическая универсальность. Они могут работать с любым доступным источником тепла, а также допоснащаться ТЭНами. Причем, в случае с теплонакопителем ТЭН страхует не только систему ГВС, но и систему отопления. По сути, теплонакопитель с ТЭНом может заменить резервный электрокотел. ТЭНы аккумулятора, в отличие от накопительных и косвенных водонагревателей, находятся в теплоносителе, т.е. в более щадящей среде и, соответственно, служат дольше, чем ТЭНы водонагревателей, контактирующие с бытовой водой.

Змеевики, установленные в аккумуляторах ассортиментной линейки «ЭВАН», съемные, на фланце. Это позволяет их легко почистить (например раствором 1/10 обычной лимонной кислоты) и даже, при необходимости, заменить. Так как по ним течет обычная вода, порой достаточно жесткая, эта возможность очень важна и существенно продлевает срок службы прибора.

Лидер универсальности и многофункциональности– теплоаккумулятор GTV Teknik. Из всего модельного ряда теплонакопителей NIBE этот прибор выделяется своей способностью работать с большим количеством самых различных источников тепла, в том числе и энергосберегающих, таких как тепловые насосы и солнечные коллекторы. Возможность одновременного подключения до 3 источников тепла делает этот прибор особенно востребованным в гибридных системах отопления. Помимо этого GTV Teknik оснащен змеевиками ГВС, позволяющими производить до 25 литров горячей воды в минуту. А это по сути 2-3 одновременно работающих душа.

Хотите узнать больше — смотрите видеообзор устройства GTV Teknik на нашем канале YouTube-канале ЭВАН NIBE.

Аккумуляторы в системах горячего водоснабжения

Назначение аккумуляторов — устранение или сглаживание эксплуатационного противоречия между неравномерным режимом потребления воды и предпочтительным для тепловой сети равномерным режимом подачи теплоты на ГВ.

Выше баки-аккумуляторы уже неоднократно упоминались в сложившейся классификации систем горячего водоснабжения. По месту расположения баки различают верхние и нижние, по конструкции — открытые и закрытые. В закрытых баках сохраняется напор водопровода, а в открытых он полностью теряется. Но открытый бак более безопасен, так как не является сосудом под давлением. Кроме того по режиму работы различают баки: с переменной температурой и постоянным объемом (t h сonst; V = сonst); и, соответственно, с постоянной температурой и переменным объемом (t h = сonst; V сonst). Кроме того, бак может быть только аккумулятором (рис.18), а может одновременно служить емкостным водонагревателем (рис.1.19).

Некоторые из указанных режимов допускают трактовку. Так, в варианте рис.1.18-в при шаровом клапане циркуляция не может быть организована и при отсутствии водоразбора вода в баке остывает (t h сonst) в зависимости от качества тепловой изоляции бака. При автоматическом регуляторе уровня или уравнительном баке соблюдается условие t h = сonst.

В открытом баке с верхней подачей холодной воды ее перемешивание достаточно интенсивное при любом режиме водоразбора. Поэтому для этого варианта всегда характерно t h сonst. В закрытом емкостном водонагревателе (в отечественном теплотехническом обиходе он нередко ошибочно называется «бойлером») при возрастающем или равномерном водоразборе каждый последующий слой воды контактирует с теплообменником менее продолжительное время и нагревается меньше. Поэтому перемешивание слоев незначительно и соблюдается условие t h = сonst. Принцип выталкивания нагретой воды поступающей снизу холодной водой без их перемешивания используется в бытовых водонагревателях местного горячего водоснабжения (так наз. «колонках»). При незначительном или падающем водоразборе нижние слои холодной воды контактируют с теплообменником дольше и инициируют гравитационное перемешивание в объеме бака (t h сonst).

1.9-1. Определение объема баков-аккумуляторов

Требуемый объем бака-аккумулятора удобно определять по интегральному графику расхода воды. Он, в свою очередь, строится с использованием суточного графика, базирующегося на среднестатистических данных по расходу воды для данного типа потребителей. Суточный график представляет собой гистограмму (столбчатую диаграмму) и может строится как в тепловых единицах, так и непосредственно в м 3 .

Линия потребления показывает потребление теплоты или воды нарастающим итогом к текущему моменту времени. Характеристикой текущего расхода теплоты является tg угла наклона лини потребления к горизонтали.

Линия подачи показывает количество теплоты подаваемой со средним часовым расходом, то есть равномерно (наиболее предпочтительно для источника теплоты и тепловой сети).

Линия подачи не может пересекать линию потребления, поскольку это означает недоподачу расчетного количества теплоты в данный момент. Если такое происходит по характеристикам потребителя, то линия подачи поднимается параллельно до касания наиболее высокой точки линии потребления. Очевидно, что разница между линией потребления и выше лежащей линией подачи представляет собой количество теплоты, накапливаемое к данному моменту в баке. Тогда А_max не что иное, как требуемая тепловая емкость бака-аккумулятора. Если график строится в единицах расхода воды, то интегральный график дает непосредственно требуемый объем бака в м 3 . Если линия потребления переносилась по указанным причинам, то имеющаяся на 24 часа

разность А_ост — это остаток в баке-аккумуляторе, который будет расходоваться с начала новых суток.

При построении в тепловых единицах и при работе в режиме t h = сonst; Vconst

, м 3

При работе в режиме t h сonst; V = сonst

, м 3

По формуле СНиПа

где Т -продолжительность расчетного периода (сутки, смена), час;

j — относительная величина аккумулирующего объема, определяемая по формулам СНиПа или по [1, Прилож. 7,8], в зависимости от коэффициента часовой неравномерности потребления теплоты

и коэффициента часовой неравномерности подачи теплоты

,

где — расчетная мощность водонагревателя системы ГВ

1.9-2. Основные правила установки и обвязки баков

Логична и экономически оправдана установка баков-аккумуляторов в системах ГВ с кратковременным сосредоточенным расходом воды. Это, как правило, системы бытового ГВ на промпредприятиях, где основная доля суточного расхода приходится на время окончания смен.

В системах с непосредственным водоразбором не рекомендуется устраивать баки открытого типа. Исключение составляют случаи, когда необходим большой запас воды (бани, душевые, прачечные).

Для обеспечения возможности ремонта количество баков принимается не менее двух по 50% требуемого объема. Баки устанавливаются в освещаемом помещении с положительной температурой высотой ³2,2м с возможностью свободного доступа для осмотра всей поверхности. Для этого между баком и строительными конструкциями предусматривается проход не менее 0,7 м, а со стороны поплавкового клапана — не менее 1,0 м. От поддона до дна бака должно быть не менее 0,5 м, а от верха бака до перекрытия — не менее 0,6 м. Бак теплоизолируется.

Наиболее сложна обвязка открытого бака (рис. 1.22). Сам бак устанавливается над поддоном (для сбора возможных переливов). В общем случае открытый бак оборудуется следующими трубопроводами:

— спускным (для промывки, ремонта);

— отводным из поддона.

При соответствующем обосновании подающий и расходный трубопроводы разрешается объединять с установкой на расходном обратного клапана.