Создание ГВС – одноконтурный или двухконтурный котел нужен

Один из главных вопросов при выборе котла — одноконтурный или двухконтурный нужен. Какой из них окажется более подходящим для создания ГВС? Выбор здесь довольно принципиальный…

Если с фирмой-производителем, мощностью газового котла, как правило, определяются легко, если не сами, то по рекомендациям специалистов, тех же продавцов, то с выбором количества контуров случаются промахи, которые влекут те последствия, которые очень не нравятся потребителям, наконец то разобравшимся в этом вопросе с помощью «собственной шкуры», буквально….

Два контура в котле – один для ГВС

Многие фирмы до сих пор делают двухконтурные котлы, которые содержат дополнительный пластинчатый теплообменник для подогрева воды на бытовые нужды (ГВС). Этот теплообменник забирает энергию у разогретого теплоносителя системы отопления. Такой котел оборудован подключениями на подачу и обратку для отопления, и тоже самое — для ГВС.

Но подача холодной воды, как правило, должна осуществляться в котел извне под давлением, либо из магистрали центрального водоснабжения, либо от домашней сети.

На выходе получаем струю теплой (горячей) воды, которая тут же подается на кран, например.

Получается: достаточно установить газовый котел с двумя контурами, подключить подачу холодной воды, и развести на краны от котла горячую, получим горячее водоснабжение.

При этом двухконтурный котел лишь немного дороже аналогичного с одним контуром.

Особенности ГВС от двухконтурного котла

Двухконтурный котел по сути является проточным водогревателем, который, как известно, должен обладать большой мощностью, чтобы приготовить достаточно горячей воды.

Чтобы принять душ – от 10 кВт, для наполнения небольшой ванны за полчаса — от 15 кВт, чтобы набрать горячую ванную за вменяемое время – от 20 кВт, но желательно от 25…

На выходе из котла температура и напор горячей воды будут нестабильными. Поэтому прямая подача на кран, как правило, то обжигает, то холодит….

При открытии крана происходит автоматическое включение котла, если он не работал, розжиг, и через некоторое время — подача воды.

Агрегат желательно располагать не далее, чем 3 метра от потребителей – чтобы не спускать холодную воду зря. Максимум – до 7 метров. При этом нужно учитывать, что котел изрядно шумит, и проектировать его установку в кухнях и других обитаемых местах, и рядом с ними, в целом неправильно.

Возникает вопрос, как совместить короткую подачу на кран и удаленное расположение котла? Вероятно, он должен быть за стеной и кухни и ванной одновременно…

Как улучшить ГВС с двухконтурным котлом

Чтобы получить устойчивую большую струю горячей воды, между краном и двухконтурным котлом должен быть тепловодоаккумулятор. На практике владельцы двухконтурных котлов устанавливают перед кранами дополнительно электрический бойлер 50 — 100 литров. С ним получают стабильную температуру, большой расход, возможность в короткий срок получить горячую ванну. Также исчезает необходимость включения котла каждый раз при мелких расходах, выручает подогрев электричеством (ГВС в котле отключают вручную при замене воды в бойлере в больших объемах).

Как видим, пользование двухконтурным котлом сопряжено с рядом неудобств и ограничений.

Одноконтурный котел управляет бойлером

Чтобы приготовить горячую воду одноконтурным котлом необходимо дополнительное оборудование — бойлер косвенного нагрева с расширительным бачком, а также, возможно (по желанию) циркуляционный насос.

Бойлер — бочка со змеевиком внутри, по которому движется теплоноситель, нагревая воду.

Одноконтурный котел может уметь управлять бойлером. В таком случае он оборудован дополнительным штуцером для подключения змеевика бойлера и механизмами переключающими теплоноситель с системы отопления на бойлер (подключение может быть и 4 включая и обрату теплоносителя с бойлера).

Или может не уметь управлять, тогда автоматика переключения создается отдельно, а сам котел всегда работает в обычном режиме.

В любом случае все варианты рассчитаны на приоритет бойлера, как только в нем вода остыла, котел греет его, а отопление в очереди.

Особенности ГВС с бойлером косвенного нагрева

Бойлер косвенного нагрева чаще приобретается емкостью 90 — 180 литров, что обеспечивает всегда запас горячей воды для ванны. А если он подогревается котлом, то можно наполнить ванну больших размеров.

Один из вариантов системы — создание циркуляции воды по трубопроводам к крану и обратно в бойлер — для этого устанавливают насос. Тогда, при открытии крана сразу пойдет горячая вода, не нужно спускать холодную. Также это устраняет ограничения по расстоянию между краном и бойлером. Также и бойлер может быть на значительном расстоянии от самого котла.

По факту пользователи получают много горячей воды точно заказанной температуры, мощной струей, в любом месте дома, в любое время, даже при выключенном котле, который включается редко для полного разогрева бойлера. ГВС с полной автоматизацией без необходимости задаваться ежедневно вопросом «как нагреть воды».

Некоторые бойлеры снабжаются еще и электрическими тенами, что удобно с твердотопливными котлами в летнее время — не нужно расстапливать.

Схема ХВС и ГВС для дома с возможной циркуляцией горячей воды с помощью насоса, и с поддержанием стабильной температуры трехходовым клапаном. Роль компенсатора давления выполняет гидроаккумулятор на холодной ветви.

Какой выбрать котел — одноконтурный или двухконтурный

Одноконтурный котел с бойлером косвенного нагрева с дополнительным оборудованием окажется существенно дороже, чем просто двухконтурный. Иногда, даже если есть осведомленность о неудобствах простейшей двухконтурной схемы, это остается решающим фактором при выборе.

Но в домах, где строится водоснабжение по принципу «капитальное», чаще идут на большие первоначальные затраты ради комфортности.

Можно ли вторым контуром греть косвенный бойлер

Может показаться, что сначала можно сэкономить с двухконтурном, а позже к нему прикрепить косвенный бойлер на второй контур.

Второй контур нельзя подключить к змеевику бойлера, так как в нем должна быть проточная вода, подающаяся извне, а не циркулирует теплоноситель. Даже если умудриться это сделать, то ограничения по температуре во вторичном контуре (против ожогов) и недостаток мощности вторичного теплообменника не дадут возможность нормально разогревать бойлер… Поэтому придется ставить отдельно схему управления бойлером на первый контур и пользоваться как обычным…

Подключение бойлера к котлу без управления — структурная схема

Тепловая схема водогрейной котельной со стандартными котлоагрегатами и гидравлическим распределительным устройством (гидравлическая стрелка)

Контуры потребителей

1. ГВС — независимый, через пластинчатый теплообменник.
2. Отопление (вентиляция) – регулируемый контур.
3. Отопление (вентиляция) – нерегулируемый контур.

Внутренние технологические контуры

1. Отопление котельной – регулируемый контур на радиаторы.
2. Вентиляция котельной – независимый контур, через пластинчатый теплообменник с подогревом незамерзающего теплоносителя.
3. Подогрев воздуха на горение – независимый контур, через пластинчатый теплообменник с подогревом незамерзающего теплоносителя.

Также в схеме предусмотрен ввод холодной воды, повысительная насосная станция, установка водоподготовки и бак запаса подпиточной воды.

Котлоагрегат и гидравлическое распределительное устройство

Котлоагрегат – изделие полной заводской готовности, включающее в себя котел, горелку, циркуляционный насос, регулирующую и запорную арматуру, предохранительные клапаны, термометры, манометры, датчики температуры и давления, подключенные к системе автоматики.

Автоматика котлоагрегата собирает данные с датчиков температуры на подающем трубопроводе котла, а также с датчика стратегии, установленного в гидравлической стрелке, и регулирует мощность котла горелкой. На подающем трубопроводе установлены датчики, ограничивающие максимальную температуру теплоносителя на выходе из котла. По датчику температуры на входе в котел автоматика организовывает защиту котла от холодного теплоносителя.

Трехходовой смесительный клапан на обратном трубопроводе подмешивает из подающего трубопровода теплоноситель, увеличивая температуру на входе в котел, пока она не достигнет минимально необходимого значения. Таким образом исключается конденсатообразование со стороны дымовых газов, приводящее к коррозии котла. Преимуществом трехходового смесительного клапана является его возможность при необходимости полностью перекрыть поток холодного теплоносителя, закрыв котел на внутреннюю циркуляцию до нагрева до минимально необходимой температуры. Такая работа трехходового смесительного клапана подразумевает переменный расход в котловом контуре. Для его стабилизации необходимо предусматривать гидравлическую стрелку, которая разделяет гидравлику котлового контура и контура потребителей (или греющий контур теплообменников), стабилизируя возможный дисбаланс расходов.

На подающем трубопроводе котла установлены датчики минимального и максимального давления, отключающие горелку при понижении или повышении давления. Понижение давления может вызвать вскипание теплоносителя, повышение – нарушение целостности котла. В качестве дополнительной защиты от превышения давления на котле установлены предохранительные клапаны, выбрасывающие теплоноситель из котла, тем самым снижая в нем давление.

Циркуляционный насос котлоагрегата при работе горелки работает постоянно. При выключении горелки и всего котлоагрегата насос через определенное время также выключается, а трехходовой смесительный клапан переходит в положение внутренней циркуляции. Это обеспечивает отсутствие циркуляции теплоносителя через неработающий котел.

Для компенсации температурных расширений теплоносителя к сливному патрубку котла подключают мембранный расширительный бак. При увеличении температуры теплоносителя и, как следствие, увеличении его объема, расширительный бак накапливает в себе избыточный теплоноситель. При снижении температуры происходит обратный процесс отдачи теплоносителя из бака в котел, предотвращая разрежение в нем.

Выбор сливного патрубка котла обусловлен тем, что это точка с наиболее низкой температурой. На общем коллекторе от котлоагрегатов установлен расширительный бак с промежуточной охлаждающей емкостью и предохранительным клапаном. Расширительный бак накапливает в себе тепловые расширения теплоносителя котлового контура. Подключается к обратному коллектору через промежуточную охлаждающую емкость, где теплоноситель дополнительно охлаждается, что продлевает срок службы расширительного бака. Для защиты расширительного бака от превышения давления дополнительно устанавливается предохранительный клапан.

Работа котлоагрегатов предусматривается в каскаде. Один из котлов назначается ведущим (MASTER), другой – ведомым (SLAVE). Ведущий котел всегда находится в работе. Когда он достигает максимальной мощности и приходит запрос на увеличение мощности, происходит включение ведомого котла.

Гидравлическое распределительное устройство представляет собой цилиндрический сосуд с четырьмя подключениями:

• вход горячего теплоносителя от котлов,
• выход холодного теплоносителя на котлы,
• выход горячего теплоносителя на потребителей,
• вход холодного теплоносителя от потребителей.

На выходе горячего теплоносителя на потребителей устанавливается датчик стратегии, посредством которого происходит управление мощностью котлов и количеством работающих котлов. В верхней части гидравлической стрелки установлен воздухоотводчик, в нижней части — сливной кран. Для оптимальной работы гидравлической стрелки необходимо чтобы расход теплоносителя от котлов превышал расход теплоносителя от потребителей не менее чем на 35%. Разница расходов перетекает по телу гидравлической стрелки от входа к выходу со стороны котлов.

Контур ГВС

Представляет из себя независимый контур, разделенный теплообменником. На греющей стороне на подающем трубопроводе установлен трехходовой смесительный клапан, поддерживающий постоянную температуру на входе в теплообменник по датчику температуры до теплообменника. Поддержание температуры происходит путем подмешивания теплоносителя из обратного трубопровода от теплообменника. Это означает, что температура на выходе из гидравлической стрелки всегда должна быть выше или равной температуре греющего контура ГВС.

На греющей стороне на обратном трубопроводе установлен циркуляционный насос с частотным приводом. По датчику температуры, установленному на подающем трубопроводе ГВС, происходит регулировка частоты циркуляционных насосов греющего контура, а вместе с ней и расхода на греющем контуре теплообменников ГВС (количественная регулировка). При снижении температуры ГВС частота на насосах увеличивается, при увеличении температуры – частота снижается.

Поддержание давления в контуре ГВС осуществляется за счет повысительной насосной станции на вводе холодной воды.

Циркуляция ГВС обеспечивается циркуляционным насосом на обратном трубопроводе ГВС. Насос оборудован частотным регулятором и управляется по температуре в обратном трубопроводе ГВС. Если циркуляционная вода от потребителей ГВС возвращается горячей, то насос снижает частоту, уменьшая тем самым расход. Если циркуляционная вода от потребителей ГВС возвращается холодной, то частота повышается и вместе с ней расход.

Для компенсации температурных расширений ГВС предусмотрен расширительный бак, оборудованный предохранительным клапаном, защищающим бак от превышения давления.

Насосы, арматура, трубопроводы и подключение теплообменника на нагреваемой стороне ГВС выполнены из коррозионно-стойких материалов, так как деаэрация исходной холодной воды не предусматривается.

На выпуске из котельной на контуре ГВС установлен узел учета тепла, ведущий учет отданной потребителям тепловой энергии.

Регулируемый контур отопления (вентиляции)

На подающем трубопроводе установлен трехходовой смесительный клапан, поддерживающий заданную температуру на контур потребителя. Поддержание температуры происходит путем подмешивания теплоносителя из обратного трубопровода. Это означает, что температура на выходе из гидравлической стрелки всегда должна быть выше или равной температуре на контуре потребителя.

На обратном трубопроводе установлен циркуляционный насос, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя у потребителей. Насос работает всё время, пока включен контур с постоянным расходом.

Для компенсации температурных расширений в контуре отопления (вентиляции) предусмотрен расширительный бак, оборудованный предохранительным клапаном, защищающим бак от превышения давления.

На выпуске из котельной на контуре отопления (вентиляции) установлен узел учета тепла, ведущий учет отданной потребителям тепловой энергии.

Нерегулируемый контур отопления (вентиляции)

На данном контуре отсутствует регулирующая арматура. Это означает, что температура в контуре будет равна температуре на выходе из гидравлической стрелки.

На обратном трубопроводе установлен циркуляционный насос, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя у потребителей. Насос работает всё время, пока включен контур, с постоянным расходом.

Для компенсации температурных расширений в контуре отопления (вентиляции) предусмотрен расширительный бак, оборудованный предохранительным клапаном, защищающим бак от превышения давления.

На выпуске из котельной на контуре отопления (вентиляции) установлен узел учета тепла, ведущий учет отданной потребителям тепловой энергии.

Регулируемый контур радиаторного отопления котельной

Данный контур является внутренним контуром котельной, тепло от которого идет на собственные нужды.

На подающем трубопроводе установлен трехходовой смесительный клапан, поддерживающий заданную температуру на радиаторах с корректировкой по температуре внутри котельной. Поддержание температуры происходит путем подмешивания теплоносителя из обратного трубопровода. Это означает, что температура на выходе из гидравлической стрелки всегда должна быть выше или равной температуре на радиаторах.

На обратном трубопроводе установлен циркуляционный насос, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя через радиаторы. Насос работает всё время, пока включен контур, с постоянным расходом.

Для компенсации температурных расширений в контуре радиаторного отопления предусмотрен расширительный бак, оборудованный предохранительным клапаном, защищающим бак от превышения давления.

Контур вентиляции котельной и подогрева воздуха на горение

Данный контур является внутренним контуром котельной, тепло от которого идет на собственные нужды.Представляет из себя независимый контур, разделенный теплообменником.

На греющей стороне на подающем трубопроводе установлен трехходовой смесительный клапан, поддерживающий заданную температуру на нагреваемом контуре теплообменника по датчику температуры. Поддержание температуры происходит путем подмешивания теплоносителя из обратного трубопровода от теплообменника.

На греющей стороне на обратном трубопроводе установлен циркуляционный насос, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя через теплообменник. Насос работает всё время, пока включен контур, с постоянным расходом.

На нагреваемой стороне теплообменника подключено вентиляционное оборудование (вентустановка, калориферы), обеспечивающее нормируемую вентиляцию в помещении котельной и/или подогрев воздуха на горение.

В качестве теплоносителя используется незамерзающие жидкости на основе гликоля. Этим вызвана необходимость в разделении контура вентиляции теплообменником. На гликолевой стороне на обратном трубопроводе установлен циркуляционный насос, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя через вентиляционное оборудование. Насос работает всё время, пока включен контур, с постоянным расходом.

Для компенсации температурных расширений в контуре радиаторного отопления предусмотрен расширительный бак, оборудованный предохранительным клапаном, защищающим бак от превышения давления путем сброса теплоносителя. Сброс теплоносителя осуществляется в специально установленный бак запаса гликолевого раствора. Из него же осуществляется подпитка гликолевого контура специальным подпиточным насосом.

Ввод холодной воды, повысительная насосная станция, водоподготовка, бак запаса подпиточной воды

Ввод холодной воды необходим для обеспечения котельной водой на нужды ГВС, подпитки котельной и тепловых сетей, а также на хозяйственно бытовые нужды и нужды пожаротушения.

Насосы, арматура, трубопроводы и прочее оборудование до подключения к контуру ГВС выполнены из коррозионно-стойких материалов, т.к. деаэрация исходной холодной воды не предусматривается.

На вводе холодной воды установлен расходомер для расчета с поставщиками ХВС.

Далее по ходу движения холодной воды установлена повысительная насосная станция. Станция работает в режиме постоянного поддержания заданного давления после себя по датчику давления. Если давление на вводе ХВС выше или равно заданному давлению, то насосная станция не работает, вода перетекает по байпасу вокруг неё.

Для сглаживания работы насосной станции (плавности поддержания давления) и снижения количества её включений и выключений предусмотрен расширительный бак, аккумулирующий в себе воду. При повышении давления вода заполняет бак, при снижении вытесняет воду из бака, выступая в виде демпфера. Расширительный бак оборудован предохранительным клапаном, защищающим бак от превышения давления.

После насосной станции предусмотрена установка водоподготовки (химводоочистки).Подбирается по результатам анализа исходной воды и может включать в себя обезжелезивание, осветление и умягчение. На выходе из установки водоподготовки вода должна соответствовать качеству подпиточной воды для котлов и тепловой сети.

После водоподготовки вода разделяется на ГВС и подпитку котлового контура и тепловой сети контуров отопления (вентиляции). Система подпитки котлового контура и контуров отопления (вентиляции) представляет из себя комплекс из бака запаса подпиточной воды, подпиточного насоса, электромагнитных клапанов, трубопроводной арматуры и дозирующей установки. Бак запаса подпиточной воды – это атмосферный бак с установленным на нем уровнемерным стеклом. Заполнение бака ведется водой, прошедшей водоподготовку. На вводе в бак установлен электромагнитный клапан, который открывается при понижении уровня в нем до минимального. По достижении максимального уровня клапан закрывается. Сигнал об уровне воды в баке поступает от датчика, установленного в нижней части бака. В верхней части бака расположен переливной патрубок, связующий бак с атмосферой и выливающий излишки воды в аварийных ситуациях.

Вода из бака всасывается подпиточным насосом. По сигналу от датчика подпитки о низком давлении открывается электромагнитный клапан на подпиточной линии и включается подпиточный насос, заполняющий котловой контур и контуры отопления (вентиляции). Вода после бака запаса воды проходит дополнительную обработку дозирующей установкой, которая впрыскивает в подпиточную воду реагенты, связывающие кислород. Тем самым предотвращается коррозия в котельном оборудовании и трубопроводах.

Дополнительно предусмотрена система компенсации температурных расширений. Она позволяет снизить количество и объем расширительных баков на котловом контуре и контурах отопления (вентиляции). По датчику давления, установленному в трубопроводе котлового контура и контура отопления (вентиляции), приходит сигнал о повышении давления теплоносителя, после чего на ответвлении из этого трубопровода открывается электромагнитный клапан и сбрасывается теплоноситель в бак запаса подпиточной воды. Таким образом снижается давление в котловом контуре и контуре отопления (вентиляции), при этом теплоноситель, прошедший водоподготовку, сбрасывается не в канализацию, а в дальнейшем участвует в подпитке.