Принцип работы бойлера косвенного нагрева

Что такое бойлер косвенного нагрева и какие они бывают

Водонагреватель или бойлер косвенного обмена — это бак с водой, в котором размещен теплообменник (змеевик или по типу водяной рубашки — цилиндр в цилиндре). Теплообменник подключен к котлу отопления или к любой другой системе, в которой циркулирует горячая вода или другой теплоноситель.

Нагрев происходит просто: через теплообменник проходит горячая вода от котла, она нагревает стенки теплообменника, а они, в свою очередь, передают тепло воде, находящейся в емкости. Так как нагрев происходит не напрямую, то и называется такой водонагреватель «косвенного нагрева». Нагревшаяся вода по мере необходимости расходуется на хозяйственные нужды.

Устройство бойлера косвенного нагрева

Одна из важных деталей в данной конструкции — магниевый анод. Он снижает интенсивность процессов коррозии — бак служит дольше.

Есть два типа бойлеров косвенного нагрева: со встроенным управлением и без. Бойлеры косвенного нагрева со встроенным управлением подключаются к системе отопления, работающей от котлов без управления. У них есть встроенный датчик температуры, собственное управление, которое включает/отключает подачу горячей воды в змеевик. При подключении оборудования такого типа все что надо — завести на соответствующие входы подачу и обратку от отопления, подключить подачу холодной воды и к верхнему выходу подключить гребенку раздачи горячей воды. На этом все, можно заполнять бак и начинать ее греть.

Обычные бойлеры косвенного нагрева работают в основном с автоматизированными котлами. Во время монтажа необходимо в определенное место установить датчик температуры (есть отверстие в корпусе) и связать его с определенным входом котла. Далее делают обвязку бойлера косвенного нагрева в соответствии с одной из схем. Можно их подключить и к энергонезависимым котлам, но для этого требуются особые схемы (есть ниже).

Что ее надо помнить, что воду в бойлере косвенного нагрева можно нагреть чуть ниже температуры теплоносителя, циркулирующего в змеевике. Так что если котел у вас работает в низкотемпературном режиме и выдает, скажем +40°C, то максимальная температура воды в баке будет именно такой. Больше вы ее никак не сможете нагреть. Чтобы обойти это ограничение, есть комбинированные водонагреватели. В них есть змеевик и встроенный ТЭН. Основной обогрев в этом случае идет за счет змеевика (косвенного нагрева), а ТЭН только доводит температуру до заданной. Также такие системы хороши в паре с твердотопливными котлами — вода будет теплой даже тогда, когда топливо прогорело.

Что еще можно сказать по особенностям конструкции? В больших по объему косвенниках устанавливают несколько теплообменников — это уменьшает время нагрева воды. Для уменьшения времени нагрева воды и для более медленного остывания бака, лучше выбирать модели с теплоизоляцией.

К каким котлам можно подключать

Бойлеры косвенного нагрева могут работать с любым источником горячей воды. Подойдет любой водогрейный котел — твердотопливный — на дровах, угле, брикетах, пеллетах. Можно подключить газовому котлу любого типа, электрическому или работающему на жидком топливе.

Схема подключения к газовому котлу со специальным выходом для бойлера косвенного нагрев

Просто, как уже писали выше, есть модели с собственным управлением, и тогда их установка и обвязка — более простая задача. Если же модель простая, приходится продумывать систему регулирования температуры и переключения котла с обогрева радиаторов, на обогрев горячей воды.

Формы баков и способы установки

Бойлер косвенного нагрева может устанавливаться на пол, может — навешиваться на стену. Настенные варианты имеют емкость не более 200 литров, а в напольные могут вмещать до 1500 литров. И в том и в другом случае есть горизонтальные и вертикальные модели. При установке настенного варианта крепление стандартное — кронштейны, которые монтируются на дюбеля подходящего типа.

Если говорить о форме, то чаще всего эти устройства сделаны в форме цилиндра. Практически во всех моделях все рабочие выводы (патрубки для подключения) выведены сзади. Так проще подключать, да и внешний вид лучше. На лицевой части панели есть места для установки датчика температуры или термореле, в некоторых моделях есть возможность установки ТЭНа — для дополнительного догрева воды при нехватке мощности отопления.

По типу установки они есть настенные и напольные, емкость — от 50 литров до 1500 литров

При установке системы, стоит помнить, что система будет работать эффективно только в том случае, если мощность котла будет достаточной.

Нюансы устройства обвязки

Проще делать разводку и обвязку, если бойлер КН устанавливают вместе с котлом, насосами другим оборудованием, участвующим в сборке системы ГВС. Врезать дополнительное устройство уже в существующую сеть гораздо труднее.

В любом случае, для нормальной работы приборов придется выполнить ряд правил:

• правильно выбрать место установки – как можно ближе к котлу;
• обеспечить ровную поверхность для монтажа бойлера;
• для защиты от теплового расширения установить мембранный гидроаккумулятор (на выходе нагретой воды), объем которого не менее 1/10 от объема БКН;
• оснастить каждый контур шаровым краном – для удобного и безопасного обслуживания приборов (например, трехходового клапана, насоса или самого бойлера);
• для защиты от противотока на трубах подачи воды установить обратные клапаны;
• улучшить качество воды путем врезки фильтров;
• грамотно расположить насос (или несколько насосов) – ось двигателя должна находиться в горизонтальном положении.

В целях безопасности нельзя пытаться закреплять тяжелые устройства на гипсокартонных или тонких деревянных перегородках. Подходящими являются стены из бетона и кирпича. Кронштейны или другие виды держателей закрепляют скобами, анкерами, дюбелями.

Вне зависимости от вида устройства – напольного или настенного – при возможности его монтируют выше уровня, на котором установлен котел, либо на таком же уровне. Для напольного можно сделать постамент или прочную подставку до 1 м высотой

При установке патрубки направляют в сторону котла (даже если маскируют в задней части или за фальшстеной). Нельзя использовать ненадежное оборудование, например, гофрированные шланги, которые не выдерживают давления и напора воды.

Для нормальной работы накопительного водонагревателя косвенного нагрева в обвязку должны быть включены следующие функциональные устройства:

Сложная техническая система должна быть оснащена насосами, подающими к кранам горячую санитарную воду и стимулирующими движение теплоносителя по отопительной ветке, а также по контуру нагрева воды в бойлере
Холодная вода, поступающая из общего или автономного водопровода, перед подачей в бойлер должна пройти очистку через грязевик или систему фильтров, разрушающих известковые соли. Фильтрация предупредит образование минерального осадка
После грязевика или системы фильтрации воды должен стоять редуктор давления. Однако нужен он только в случае, если давления в ветке превышает 6 бар
Перед входом холодной воды в бойлер необходим обратный клапан, который предотвратит обратное движение потока
Для того чтобы у нагревающейся воды был резерв на расширение в период, когда ее не используют, в обвязку включают расширительный бачок и предохранительный клапан для сброса давления
Чтобы в краны не поступала излишне горячая вода, угрожающая ожогами, в контур нужно установить трехходовый смесительный клапан. Он будет подмешивать к горячей воде порции холодной, в итоге на водоразборе будет вода необходимой пользователю температуры
Для того чтобы в «рубашку» обогревающую санитарную воду теплоноситель из отопления поступал только тогда, когда в нем имеется необходимость, устанавливается двухходовый термостат. Сервер его соединяется с датчиком температуры водонагревателя

Как правильно выбрать бойлер

Важными характеристиками бойлера косвенного нагрева являются:

• объем;
• материал змеевика;
• материал бака;
• материал утеплителя;
• наличие дополнительного ТЭНа и альтернативных источников нагрева.

Объем бойлера

Выбирать объем бойлера нужно исходя из мощности вашей отопительной системы, поскольку именно на нее приходится нагрузка нагрева воды. Если вы купите агрегат, объем которого слишком велик, то существует вероятность того, что ваша система отопления может не справиться с ним. Это чревато тем, что температура воды в приборах отопления будет мала для обогрева помещения. Для того чтобы не прогадать, нужно узнать объем теплоносителя бойлера, он должен быть не более 30-40% объема воды в отопительной системе, иначе ее производительность будет заметно страдать.

Какой объем бойлера нужен для вашей семьи, очень просто определить. В среднем на человека приходиться 60-80 литров для принятия душа. Нагрев 200 литров происходит около 6 часов. Исходя из этих цифр нужно брать объем бойлера, которого хватит на покрытие нужд семьи, с учетом времени до следующего нагрева.

Материалы

Одной из важнейших частей бойлера является змеевик, поэтому нужно заранее поинтересоваться о том, из чего он изготовлен. Дешевые модели имеют стальной змеевик, который просто приварен к баку. В более дорогих моделях он съемный и выполнен из латуни, что намного лучше по многим параметрам. Тем более что съемный вариант можно демонтировать и почистить от накипи.

Из чего выполнен бак также очень важно, поскольку частая проблема любого водонагревателя – протечка. Недорогие модели имеют внутри слой эмали, но она быстро образует трещины от перепада температур. А это, в свою очередь, чревато скорой коррозией металла

Лучше всего покупать те варианты, в которых бак сделан из нержавейки. Это может быть и дороже, но и служить он будет дольше, при условии своевременных замен магниевого анода

А это, в свою очередь, чревато скорой коррозией металла. Лучше всего покупать те варианты, в которых бак сделан из нержавейки. Это может быть и дороже, но и служить он будет дольше, при условии своевременных замен магниевого анода.

Качество утеплителя также немаловажный фактор эффективности такой системы. Иногда используют обычный поролон, но он проигрывает по многим пунктам. Лучше всего, если в качестве теплоизоляции использован полиуретан и подобные ему материалы.

Другие параметры

Кроме того, что бойлер может иметь два источника косвенного нагрева воды, также он может быть оснащен ТЭНом, как источником тепла вне отопительного сезона. Такие конструкции намного дороже обычных, но они крайне практичны.

Тип бойлера может быть двух видов: настенный или напольный. Он должен соответствовать типу отопительной системы. Так, если система настенная, то и бойлер должен быть такого типа. Настенными могут быть только модели, объем которых менее 200 литров.

Схема подключения

Для правильного подключения нагревательного агрегата своими руками, необходимо знать основные схемы разводки бойлеров.

Подключение заключается в подведении к бойлеру теплоносителя (он должен входить в теплообменник через верхний патрубок) и его вывода, а также, врезки устройства в систему водоснабжения. Поступление холодной воды должно осуществляться через патрубок, установленный на нижней части емкости, а вывод горячей – через верхний.

Такая схема подключения позволяет получить наибольший коэффициент полезного действия для конкретной модели устройства.

Типовые схемы для подключения:

• С использованием трехходового канала. Принцип работы такой системы состоит в том, что теплоноситель системы обогрева дома, может проходить по двум магистралям (основной, проходящей от котла к радиаторам и дополнительной – через косвенный бойлер). Управление потоками осуществляется при помощи трехходового клапана, управляемого термостатом. Изначально, при заполнении емкости холодной водой, клапан направляет поток теплоносителя через теплообменник бойлера, при достижении температуры в баке заданной, термостат переключает клапан и отопительная система работает напрямую, на радиаторы. Процесс переключения циклически повторяется при снижении температуры воды. Данная схема обеспечивает экономный режим отбора тепла от теплоносителя и позволяет сохранять температуры воды в бойлере на заданном уровне.
• С двумя насосами.

От емкости отходят несколько магистральных линий, оснащенных каждая своим насосом, что позволяет поддерживать требуемое давление для каждой магистрали (для теплого пола – высокое, а для точек подачи горячей воды – низкое).

• С гидравлической стрелкой. При подключении устройства к сложным магистралям (много контуров с различным давлением, бытовые точки, теплый пол и т.п.). Специальные балансировочные вентили позволяют избежать перепадов давления в системе, поддерживая его неизменным на всех участках магистрали. Смонтировать и настроить такую систему не под силу домашнему мастеру, так как для проведения работ потребуется специальный инструмент и специфические навыки, поэтому при реализации такой схемы, рекомендуется обратиться к специалистам.
• С рециркуляцией. В некоторых моделях нагревательных агрегатов, допускается введение рециркуляционной магистрали. Постоянно текущая горячая вода прокачивается через емкость бойлера. Подобная система хоть и требует затрат на работу рециркуляционного насоса, но при этом позволяет пользоваться горячей водой сразу после открытия крана, без слива холодной.

Бойлер косвенного нагрева для газового котла: специфика эксплуатации и подключения

Мощный газовый котел, установленный в коттедже, может легко решить проблему отопления и снабжения дома горячей водой. Но количество нагретой жидкости для гигиенических и хозяйственных нужд ограничено и не всегда устраивает владельцев. Чтобы возместить ее дефицит, устанавливают БКН – бойлер косвенного нагрева для газового котла.

Рассмотрим особенности и функциональные способности накопительного агрегата, а также выясним, как лучше использовать его в паре с газовым котлом, чтобы результат был максимально эффективным.

Отличительные черты бойлера косвенного нагрева

Бойлер – это большая бочка, главной функцией которой является накопительная. Он бывает различного объема и формы, но назначение его от этого не меняется. Без бойлера может возникнуть проблема при использовании, например, сразу двух душевых или душа и кухонного крана.

Если бытовой 2-контурный котел мощностью 24-28 кВт выдает на проток всего 12-13 л/мин, а для одной душевой требуется 15-17 л/мин, то при включении любого дополнительного крана возникнет дефицит водоснабжения. Котлу просто не хватит рабочей емкости, чтобы обеспечить горячей водой несколько точек.

Все накопительные бойлеры можно разделить на 2 большие категории:

• прямого нагрева, создающие запас горячей воды при помощи нагревательного элемента – например, электрического ТЭНа;
• косвенного нагрева, подогревающие воду уже горячим теплоносителем.

Существуют и другие виды бойлеров – например, обычные накопительные водонагреватели. Но косвенно получать энергию и нагревать воду могут только объемные накопители.

БКН, в отличие от энергозависимого оборудования, работающего на электрическом, газовом или твердом топливе, использует тепло, вырабатываемое котлом. Проще говоря, для его функционирования не нужна дополнительная энергия.

Накопитель легко вписывается в систему ГВС, при этом не вызывает проблем в процессе эксплуатации.

Пользователи видят в использовании БКН немало преимуществ:

• агрегат не требует электрического питания и выигрывает с экономической стороны;
• горячая вода всегда «наготове», не нужно пропускать холодную и ждать, когда она нагреется;
• могут свободно работать несколько точек водораздачи;
• стабильная, не падающая в процессе потребления температура воды.

Недостатки тоже имеются: высокая стоимость агрегата и дополнительное место в котельной.

По всем характеристикам БКН подходит для того, чтобы его применять в паре с газовым котлом. Более того, это является одним из лучших решений для оборудования системы подготовки горячей воды для частного дома с большим количеством проживающих.

Но котлы бывают разными, поэтому рассмотрим и приемлемые варианты, и те, где могут возникнуть проблемы.

Газовое отопительное оборудование + БКН

На даче для летнего отдыха не обязательно устанавливать сложную систему коммуникаций, тогда как для коттеджа постоянного проживания она просто необходима. Здесь не стоит размышлять, нужен ли дополнительный бойлер для газового котла – безусловно, он окажется очень полезным приобретением, значительно повышающим комфорт проживания в доме.

Произведем обзор основных схем подключения БКН, чтобы предупредить ошибки, возможные при самостоятельном монтаже оборудования.

Схема подключения к 1-контурному котлу

Одноконтурные агрегаты выполняют одну из заявленных производителем функций: либо обеспечивают нагрев воды для ГВС, либо отапливают дом – причем второй вариант в быту применяется гораздо чаще.

Комбинированное решение – 1-контурный газовый котел + БКН – одно из лучших для небольшого коттеджа.

Процесс нагревания происходит по следующей схеме:

• холодная вода поступает в котел, где нагревается до нужной температуры (например, +80°С) газовой горелкой;
• нагретый теплоноситель поступает в контур отопления – к радиаторам – и в теплообменник накопительного водонагревателя, т.е. бойлера;
• за счет повышения температуры теплообменника вода в бойлере нагревается и при включении кранов водоразбора поступает к потребителю.

При реализации этой схемы газового 1-контурного котла с косвенным бойлером главное значение имеют технические данные – мощность и скорость подачи теплоносителя.

По средним показателям, вода в бойлере, если он предварительно не функционировал, нагревается с нуля до приемлемой температуры за 5-15 минут, то есть ожидание будет длиться недолго. Обычно агрегат находится в рабочем состоянии, поэтому доступ к нагретой воде есть всегда.

Разберем особенности обвязки рассматриваемых устройств.

Для начала необходимо выбрать наиболее удобное место монтажа – чаще всего это котельная, отдельное нежилое помещение. Лучше агрегаты расположить на близком расстоянии друг от друга – так процесс нагрева происходит быстрее, да и материалов расходуется меньше.

Обвязка происходит с двух сторон: загрузки и водоснабжения.

На выходе из бойлера рекомендуется установить мембранный расширительный бачок, компенсирующий тепловое расширение и стабилизирующий работу системы. Все контуры нужно оборудовать шаровыми кранами и обратными клапанами, регулирующими направление потоков теплоносителя.

Не лишней будет и установка фильтров – вода в систему подается разная, а во время аварии может попасть песок или другой мусор, способный загрязнить теплоноситель и вывести из строя технику.

С обеих сторон от насоса устанавливают запорные краны. Такой же кран – на входе холодной воды в котел.

На патрубке бойлера устанавливают тройник со сливным краном, и на обоих трубах – запорные краны, чтобы агрегат всегда можно было отрезать от котла для чистки или другого обслуживания. На подаче, перед запорным краном, нужно разместить воздухоотводчик.

Оптимальный вариант – это подключение с помощью трехходового термостатического клапана, который организует выход теплоносителя из котла и разделение его на два потока – в бойлер и отопительный сектор. С его помощью можно регулировать температуру: если для радиаторов подходит нагрев до + 80-90°С, то для теплых полов лучше ограничиться +45°С.

Если нет трехходового клапана, то устанавливают два циркуляционных насоса, один из которых обслуживает БКН, другой предназначен для отопительной ветви.

Иногда применяют контуры с рециркуляцией теплоносителя – например, для постоянного поддержания полотенцесушителя в «рабочем» состоянии. Нагретая вода циркулирует в замкнутом контуре, не давая трубе остывать. Обязательным элементом является циркуляционный насос, а обратный клапан не нужен. Минус такой системы в летний период – перерасход энергии.

С переходом работы газового котла на «летний режим» отопительный контур просто отсекают – газовая горелка производит нагрев теплоносителя для бойлера. Но есть и другой выход – просто отключить газовый котел и пользоваться только бойлером. Это возможно, если накопитель дополнительно оснащен автономным источником нагрева – ТЭНом.

Два варианта применения с 2-контурным котлом

Владельцев газового отопительного оборудования также интересует, как работает бойлер косвенного нагрева с 2-контурным газовым котлом. Специалисты считают, что взаимодействие агрегатов возможно, но результат зависит от схемы подключения: с одной из них они просто не предназначены для работы друг с другом.

Внедрение бойлера в контур ГВС

Сначала рассмотрим вариант, когда бойлер внедрен в контур ГВС. С гидравлической точки зрения все выглядит правильно. Трехконтактный механический термостат, помещенный в корпус бойлера, при понижении температуры замыкает цепь электропитания насоса.

Тот, в свою очередь, начинает качать воду, которая циркулирует по контуру между двумя теплообменниками: нагревается от газовой горелки, а затем перемещается в змеевик БКН.

Проблема возникает как раз из-за несоответствия температурных параметров. Предположим, что изначально температура заполнения бойлера +15˚С, а рекомендуемая температура нагрева воды в котле +60˚С – больше не позволяет автоматический ограничитель.

Разница между двумя заданными параметрами в 45˚ значительна, поэтому теплообмен в бойлере происходит достаточно интенсивно. Но температура начинает расти, и когда она достигает значения +40˚С, разница уже гораздо меньше – всего 20˚. Соответственно, и теплообмен замедляется.

Не забываем, что вода продолжает циркулировать между двумя устройствами. К газовой горелке котла начинает поступать не 15-градусный теплоноситель из системы ХВС, как это рекомендовано производителем, а 40-, а затем и 50-градусная нагретая жидкость из бойлера.

В бойлере вода начинает остывать – датчик снова включается, и процесс циркуляции возобновляется. И так постоянно. Это приводит к тому, что вода в бойлере не достигает нужной температуры, а остается недостаточно горячей, что не подходит для бытового использования ГВС.

Процесс взаимодействия двух агрегатов мог бы состояться, если бы горелка котла нагревала теплоноситель до +80˚С, но это запрещено инструкцией для защиты пользователей от ожогов.

Еще одна причина, чтобы не использовать БКН и контур ГВС газового котла в паре, кроется в невозможности нагревать воду в бойлере до температуры, превышающей +60˚С. Это связано с санитарными нормами.

Можно сделать вывод, что всего из-за двух, но существенных причин, схема объединения газового котла и БКН через контур ГВС признана неэффективной и небезопасной. Если у вас уже есть двухконтурный котел, просто пользуйтесь им по прямому назначению: один контур используйте для отопительной системы, второй для ГВС.

Взаимодействие БКН с контуром отопления

Второй вариант – взаимодействие БКН с контуром отопления. Техническое решение отлично работает, если не хватает производительности газового котла, и это единственный эффективный способ подключения БКН к 2-контурному котлу.

При электронном управлении нужно настроить котел на нагрев воды +70°С – именно такой теплоноситель поступит в бойлер, где и будет происходить дальнейшая регулировка температуры. Термостат, расположенный в бойлере, при понижении температуры будет включать насос, при достижении необходимого значения – выключать.

При механическом управлении газовым котлом все происходит иначе. К термостату котла подключают второй термостат – бойлера, и тогда первым устройством можно управлять с помощью второго. Например, если на втором установить температуру +80°С, то и первый, рабочий, потребует нагрева воды до +80°С, независимо от того, какая температура на нем выставлена.

Когда в бойлере вода нагревается до нужной температуры, второй термостат разрывает цепь, и первый, расположенный на котле, снова становится «главным». Если в этот момент на нем выставлена температура +40°С, то она и снизится до 40.

Как сделать обвязку без ошибок?

Чтобы оба агрегата – и газовый котел, и БКН – работали безотказно и на протяжении всего срока службы, важно правильно выполнить обвязку, то есть установить группу безопасности и другие элементы.