Как работает бойлер косвенного нагрева

Бойлер косвенного нагрева своими руками

Чтобы изготовить бойлер косвенного нагрева своими руками качественно, первоочередно, необходимо ознакомиться с устройством и принципом работы этого агрегата.

Намного проще изготовить бойлер, имея под рукой чертеж с указанием всех габаритных размеров, формы и расположения всех элементов.

Чертёж бойлера косвенного нагрева

Воспользовавшись чертежом и имея под рукой все необходимые инструменты, создать описанную конструкцию будет несложно

Однако успех работы будет зависеть именно от расчетов, поэтому очень важно произвести их правильно

Расчет мощности

Этот параметр зависит от трех показателей:

1. Скорость циркуляции.
2. Температура воды в баке.
3. Температура теплоносителя.

Чтобы рассчитать мощность водонагревателя, необходимо взять за норму следующие параметры: циркуляционный насос на 1 атм., который может перегонять 200 литров жидкости в час, наибольшая температура теплоносителя — 85˚С. Это та информация, без которой нельзя приступать к работе.

Расчет бака

Площадь емкости на 120 литров выcсчитывается по формуле:

S = V/h = 0,12/0,9 = 0,133 кв.м.V – объем емкости, измеряется в литрах;H – высота. У моделей именитых марок в среднем она составляет 0,9 м.

Затем из площади круга основания, нужно вычислить радиус:

R = √S/π = √0,133/3,14 = 0,205 м = 20,5 см

Диаметр самого круга будет 41 см.

И последнее, что нужно знать — длина окружности:

L = 2*πr= 2*3,14*0,205 = 1,28 м

Вычислив все эти параметры, можно приступать к сварке.

Нержавейка плохо поддается варке и справиться с ней можно только используя аргонодуговую сварку и переменный ток.

Бойлер нуждается в периодической чистке.

Расчет змеевика

Чаще всего его изготавливают из меди, поэтому необходимо обзавестись тонкой трубкой, размерами 42*2,5 мм. 42 – это внешний диаметр, внутренний же в таком случае будет 37 мм.

Для начала нужно вычислить длину змеевика:

L= V/S= V/πR2 = 0,0044/3,14*0,01852 = 4 м

После этого надо узнать длину одного витка. Определив ее, можно будет узнать примерный диаметр змеевика.

Для примера возьмем змеевик радиусом 15 см.

L = 2πR = 2*3,14*15 = 94,2 см

В итоге, получается 4 полных витка.

Не забудьте запас медной трубки примерно в 20-30 см длиной. Он может пригодиться во время монтажа бойлера.

Чтобы скрутить змеевик, надо воспользоваться поленом, диаметр его должен быть меньше, чем у бака бойлера. Свободные концы змеевика надо обязательно зафиксировать под прямым углом. За пределы емкости должны выходить 2 отрезка змеевика по 6-8 см.

Теплоизоляция и сборка

В качестве теплоизоляции может использоваться монтажная пена, минвата, полиуретан и др.

Поверх нанесенной теплоизоляции для лучшего эффекта, бойлер можно «укутать» тонким листом металла или утеплителем из фольги.

При самостоятельном изготовлении бойлера косвенного нагрева процесс его сборки включает следующие шаги:

1. В баке из нержавейки делаем 3 отверстия диаметром 3/4″ и подсоединяем к ним шаровые краны. Первый кран (в нижней части) отвечает за подачу воды, второй (в верхней части) — за забор воды, третий — за слив воды и поддержание давления.
2. Вставляем змеевик и смотрим, как он стал. Делаем отверстия в стенках бака для концов змеевика и припаиваем штуцера с резьбой. Припаиваем на концы змеевика резьбовые фитинги. Это необходимо для закрепления змеевика в баке.
3. Проверяем герметичность змеевика с помощью мыльного раствора и компрессора. Раствором обрабатываем змеевик и одно отверстие перекрываем, а через другое подаем воздух.
4. Закрываем бак бойлера при помощи плотной крышки. Изготовить её можно из двух листов стали и полиуретана (размещается межу ними). Не забываем приварить ободок и прикрепить ручку.
5. Утепляем конструкцию. Используем клей, проволоку или другие варианты закрепления утеплителя.
6. Проверяем бойлер на герметичность, подключив его к водопроводу.

Как выбрать бойлер косвенного нагрева

Главный параметр такого устройства – это его полезный объем. На числовое значение этого параметра влияет много факторов:

• количество жильцов дома, потребляющих горячую воду;
• привычки жильцов;
• режим их жизни и т.д.

Исходя из «таких параметров» тяжело определить точное значение объема. Поэтому, рассчитывая объем, принимают примерно 80 л на одного жильца. Линейка объема устройств такого типа довольно широка: от 200 до 1500л. Однако выбирать нагреватель со значительным запасом объема нерентабельно, так как увеличатся расходы на энергоносители. Да и само устройство «растет в цене» с ростом его объема.

Второй немаловажный параметр — расход теплоносителя через контур нагрева (данные из техпаспорта устройства). В процентном соотношении он не должен быть большим 40% от общего потока через отопительный котел.

Следует обратить также внимание на материал, из которого изготовлена емкость, и на качество его изготовления. Нагреватели с баком из «нержавейки» обладают наибольшим «долголетием» и ценой. Важным моментом может быть возможность демонтажа внутреннего теплообменника для его очистки

Важным моментом может быть возможность демонтажа внутреннего теплообменника для его очистки.

Теплоизоляция должна быть пенополиуретана или из минеральной ваты.

Имя производителя нагревателя и «география» его производства наряду с перечисленными факторами играют значительную роль в формировании цены.

Выбирать Вам! Современный рынок теплотехники насыщен предложениями широчайшего спектра параметров.

Особенности конструкции косвенного бойлера

Бойлер косвенного типа представляет собой резервуар, изготовленный из нержавеющей стали. Внутренние стенки ёмкости покрыты специальным материалом, который не только защищает поверхность водонагревателя от процессов коррозии, но и снижает концентрацию вредных бактерий и микроорганизмов.

Схема устройства бойлера косвенного типа с одноконтурным змеевиком

В остальном бойлер простейшей конструкции состоит из следующих компонентов:

• теплообменник — спиралевидная труба или бак меньшего размера. В зависимости от объёмов бака может располагаться в его верхней и нижней части;
• входной патрубок — штуцер в нижней части устройства для подвода трубы с холодной проточной водой;
• выводной патрубок — штуцер для подсоединения трубы вывода горячей воды;
• магниевый анод — дополнительная защита стенок бака от процессов коррозии;
• внутренний термометр — прибор для измерения температуры нагрева воды;
• термостат — устройство, препятствующее перегреву оборудования;
• блок управления — поворотная ручка с делениями для установки температуры нагрева;
• теплоизоляция — слой утепляющего материала, который помогает поддерживать заданную температуру нагретой воды;
• выпускное отверстие — клапан для слива застоявшейся воды;
• ревизия — отверстие большого диаметра, предназначенное для обслуживания, ремонта и модернизации бойлера.

Конструкция новых моделей баков может несколько отличаться и иметь ряд доработок от производителей, но в целом любой бойлер косвенного типа состоит из перечисленных элементов.

Принцип работы бойлера

Бойлер косвенного типа является частью отопительной системы и подключается непосредственно к газовому, электрическому или твердотопливному котлу, который нагревает теплоноситель за счёт энергии, выделяющейся при сжигании топлива.

Теплоноситель циркулирует по системе ГВС и проходит через теплообменник, находящийся в бойлере косвенного нагрева. За счёт отдачи тепловой энергии от горячего теплоносителя происходит нагрев холодной воды, которой заполнен резервуар устройства. Из него нагретая вода через выводное отверстие по трубе транспортируется в ванную комнату, на кухню и в другие помещения с сантехническим оборудованием.

Бойлер косвенного типа может работать с любыми видами котлов отопления

При выключении обогревательного котла или его переходе в экономичный режим работы теплоноситель быстро остывает. Благодаря конструкции, предусматривающей утепление стенок бака уретановой пеной, вода в резервуаре остывает очень медленно. Это позволяет использовать весь объём тёплой воды ещё в течение нескольких часов.

Как работают бойлеры с косвенным нагревом воды

Основным функциональным компонентом в водном отопителе является теплообменник. Трубчатый теплообменник находится внизу емкости, ведь горячая вода по законам физики выталкивается в верхние слои, а холодная опускается вниз, где ее «встречает» теплообменный компонент.

Популярные производители встраивают в бойлеры теплообменники, сооруженные из нержавейки или углеродистой стали. Нержавейка показывает долговечность применения и хорошие пищевые свойства, радуют антикоррозийные характеристики и стойкость к химическим процессам, влиянию агрессивных веществ, которые могут поступать в бак вместе с проточной водой. В металле не образуются сколы, трещины, а значит, в маленьких щелях, даже если они появятся после долгих лет эксплуатации изделия, не забивается грязь, нет налипаний мусора.

Несколько теплообменников позволяют пользоваться на выбор сразу несколькими источниками тепла – это может быть котел, работающий на твердом топливе или от газа, солнечной энергии, тепловой насос. Правильное сочетание источников тепла помогают превратить нагрев воды в быстрый и эффективный процесс.

Как сориентироваться в разных источниках тепла? В южных регионах отдавайте предпочтение солнечной энергии, если солнца в регионе мало, подойдет пиролизный отопительный котел.

Оптимальный нагрев воды в бойлере составляет 55-60 градусов, а мощность определяют согласно таким факторам:

• вместительность водонагревателя;
• необходимый период нагрева жидкости.

4 схемы обвязки бойлера

Пока человечество придумало лишь 4 основных способа монтажа бойлера косвенного нагрева. Каждый из методов имеет свои особенности, а также рекомендации к применению. Рассмотрим же их подробнее.

Трехходовой клапан и сервопривод

Такой способ используется при обвязке одноконтурного котла и бойлера. Подходит как для настенной, так и для напольной техники.

Сервопривод в этой схеме служит как раз для контроля работы клапана. Происходит этот контроль с помощью термореле самого бойлера. Нужно сразу отметить, что для использования именно этой схемы обязательно нужны насос для циркуляции и расширительный бак. Насос служит для перемещения остывшей воды из линии ГВС в водонагреватель. Вот почему горячая вода потечет сразу, стоит повернуть вентиль крана.

Расширительный бак для водонагревателя нельзя использовать для отопительной системы. Все дело в разнице температур рабочей жидкости. Бачок может «выдерживать» только воду температурой до 70˚С, тогда как в системе отопления может использоваться техническая жидкость, чья температура может достигать 120˚С.

Суть метода. главенство в паре «котел — водонагреватель» однозначно принадлежит бойлеру. Итак, термостат контролирует клапан. Когда от термостата приходит сигнал, то трехходовой клапан перенаправляет потоки жидкости или в систему отопления или в ГВС.

К примеру, если жидкость в бойлере остыла, то клапан «посылает» жидкость в змеевик водонагревателя, чтобы нагреть ее. После выполнения этой задачи теплоноситель перенаправляется обратно в отопительную систему.

Если в вашей местности очень «жесткая» вода, то советуем использовать как раз схему одноконтурный котел + бойлер с клапаном, а не двухконтурный котел. Все внутренние узлы и детали последнего очень быстро ломаются при постоянном контакте с жесткой водой.

Помните о правильной настройке термостата! Если наибольшая температура воды в емкости водонагревателя будет превышать температуру воды в контуре отопления, то греться будет только вода в водонагревателе. До отопительной системы очередь не дойдет, так как максимальный уровень температуры воды в бойлере никогда не будет достигнут.

Схема бойлера косвенного нагрева с трехходовым клапаном

Система 2х циркуляционных насосов

Как вы наверное уже поняли из названия, за движение жидкости в каждом контуре отвечает свой насос. Кстати, насос для бойлера монтируется перед насосом для котла – благодаря этому не нужен трехходовой клапан.

Котел и водонагреватель монтируются по параллельной схеме, а их взаимодействие будет происходить за счет насоса. Кстати, последнее слово в паре «котел – водонагреватель» опять остается за контуром ГВС.

После каждого насоса обязателен обратный клапан. Это помогает избежать «контакта» между двумя потоками.

Суть метода. работать вместе оба контура не могут. Когда активизируется линия ГВС, то отключается отопительная система. Но это нестрашно: вода достигает нужной температуры очень быстро (20-40 мин.). За этот период времени температура батарей не упадет до критической отметки.

Способ гидравлической стрелки

Гидравлической стрелкой называют распределение потоков воды в отопительной системе.

Такой способ обвязки актуален, если обогревать предстоит большую площадь (от 80 кв.м.), когда система отопления сильно разветвлена, то есть состоит из нескольких «самостоятельных» контуров (ГВС, теплый пол, батареи и пр.). Стрелка позволяет выравнивать давление и скорость движения воды во всех контурах.

Метод рециркуляции в системе ГВС

Подключение котлов отопления и бойлеров косвенного нагрева в доме

Этот способ реален, если в бойлере производитель предусмотрел 3й вход, через который и будет осуществляться рециркуляция воды. Необходимо это, чтобы увеличить скорость подачи горячей воды к точке водозабора. Грубо говоря: открыли кран и сразу потекла горячая вода, как мы и говорили раньше.

Плюс способа: высокая экономия воды, так как вам не нужно будет ждать пока сольется вся холодная вода из трубы, пока очередь дойдет до уже горячей.

Что понадобится для реализации это системы?

• Обратный клапан – благодаря ему горячая вода не попадет в систему с холодной водой, если давление в бойлере будет высоким.
• Предохранительный клапа н – защитит водонагреватель от поломки из-за скачков давления.
• Расширительный бак – стабилизирует давление в ГВС при закрытых клапанах.
• Автоматический воздухоотводчик – удаляет попавший в систему воздух.

Как работает бойлер косвенного нагрева?

Принцип работы основан на теплообмене между теплоносителем и водой в накопительном баке, а непосредственно элементами, обеспечивающими передачу тепла, являются трубки змеевика, выполненного из нержавеющей стали или латуни.

В том случае если в качестве теплоносителя используется система отопления, следует учитывать что на время первого нагрева воды в бойлере температура в системе будет постепенно снижаться, но после того как достигнут необходимый максимум нагрева, все вернется на свои места, так как теплоноситель просто станет поддерживать температуру в емкости.

Следует заметить, что водонагреватели косвенного нагрева являются очень экономичными приборами, так как их теплопотери за сутки не превышают 3-5%. И обеспечивается это, прежде всего за счет теплоизоляции, расположенной между корпусом и емкостью для воды.

Холодная вода поступает в бойлер снизу, поэтому змеевик, как правило, располагается именно в этой части. По мере набора температуры, вода поднимается в верхнюю часть и подается в систему горячего водоснабжения уже через верхний патрубок. Но подача теплоносителя в водонагреватель происходит наоборот, что гарантирует более высокую производительность: сначала он подогревает самые горячие слои воды и уже после этого нижние, самые холодные.

Постоянное движение теплоносителя по змеевику или спиралевидной трубке обеспечивается работой насоса, который при достижении необходимой температуры воды, отключается автоматически.

Так как принцип работы бойлера косвенного нагрева основан на физическом законе теплообмена, то следует помнить о том, что поставщик теплоносителя должен быть достаточно мощным.

Особенно это актуально, если в качестве поставщика используется система отопления, которая будет не способна создать необходимый уют в доме, так как тепловая энергия будет уходить для подогрева воды в баке.

Этапы обвязки

Сначала рисуется схема установки с учетом габаритов помещения и выбранных мест для всех устройств. После этого размечаются и сверлятся отверстия под котел отопления и бойлер. Если устройства напольные, то под них желательно сделать небольшой фундамент по размерам корпусов.

Далее согласно размерам нарезаются пропиленовые трубы и соединяются между собой с тройниками с помощью паяльника. Монтируются насосы, краны, фильтры и все объединяется в одну систему. Если у вас есть дополнительные контуры, например, на горячий пол, то устанавливается коллектор, который равномерно распределяет потоки теплоносителя.

Схема подключения двухконтурного котла

Обязательными являются расширительный бак и комплекс безопасности. Ставя группу безопасности, следует учесть, что если она сработает, из нее потечет вода. В расширительный бак уходит лишний теплоноситель при расширении.

После всех соединений в систему запускается вода и проверяются все соединения. Если протечек нет, то котел запускается и проверяется уже скорость нагрева батарей.

Правила эксплуатации

От правильной эксплуатации зависит нагрев. Источник фото: tekras.ru

Для увеличения срока эксплуатации водонагревателя необходимо придерживаться некоторых правил:

1. При монтаже использовать элементы обвязки, рекомендуемые производителем. В зависимости от типа водонагревателя в обвязку могут входить различные элементы.
2. Не использовать устройство накопительного типа без предохранительного клапана. Этот элемент обвязки снижает степень давления на стенки бака при нагреве. Предохранительный клапан устанавливается непосредственно на входной патрубок.
3. Не включать устройство накопительного типа в электрическую сеть при пустом баке. Включение водонагревателя без воды может привести к выходу из строя ТЭНа.
4. Подключать устройство к электрической сети согласно схеме, находящейся в руководстве по эксплуатации.
5. 1 раз в 1 – 3 года чистить накопитель от накипи. При необходимости осуществляется замена магниевого анода.
6. Установить фильтр для дополнительной чистки воды на входе.
7. Устройства проточного типа устанавливать в местах, максимально близко расположенных к точке забора воды.

Бойлер косвенного нагрева позволяет получить горячее водоснабжение, используя систему отопления. Возможность подключения дополнительных источников тепла в некоторых моделях позволяет нагревать содержимое бака за минимальный промежуток времени, а наличие ТЭНа дает возможность поддерживать температуру в заданных пределах.

Достоинства и преимущества

Давайте посмотрим, чем хороши бойлеры косвенного нагрева. Они обладают целым рядом преимуществ перед агрегатами прямого нагрева. Перечислим положительные черты:

• Высокая производительность – благодаря большой площади теплообменников, представленные водонагреватели обеспечивают быстрый нагрев воды в баке;
• Экономичность – достигается за счет отсутствия потребления электроэнергии в зимнее время года, когда в доме работает отопление;
• Большая вместительность – в магазинах можно купить модели на 300 литров и даже больше. Даже при учете столь внушительного объема нагрев осуществляется довольно быстро.

К сожалению, не обошлось без недостатков:

Накопительный бойлер — вещь довольно крупногабаритная. Не в каждом доме найдется достаточно места для его установки.

• Для управления бойлерами необходимо дополнительное оборудование, без которого невозможна регулировка температуры – это лишние расходы;
• Зависимость от отопительной системы – если она не работает, то не работает и сам бойлер (проблема решается ТЭНом, но из этого вытекает следующий недостаток);
• Большое энергопотребление в летний период, когда техника работает от электросети.

Но даже недостатки неспособны пересилить вышеуказанные достоинства, поэтому бойлеры косвенного нагрева остаются востребованным оборудованием.

Схемы и правила подключения БКН

Схема подключения и особенности монтажа бойлера косвенного нагрева зависят от класса прибора и системы отопления в доме. Необходимо правильно выбрать место установки, ориентируясь на расположение котла, врезку насосов и уже имеющуюся разводку. Попробуем разобраться, что необходимо учесть при монтаже нагревательного оборудования.

#1: Способ обвязки с трехходовым клапаном

Это одна из наиболее популярных схем, так как при ее применении происходит параллельное подключение отопительной системы и БКН, оснащенное запорной арматурой. Бойлер необходимо установить около котла, на подачу врезать циркуляционный насос, затем трехходовой клапан. Данная схема успешно применяется, если используется несколько обогревательных приборов, например, два разных котла.

Трехходовой клапан – это своеобразный переключатель, который управляется термореле. При понижении температуры срабатывает автоматика, и поток теплоносителя с обогревательного контура перенаправляется в БКН (+)

По сути, это система с приоритетом, которая обеспечивает быстрый нагрев воды в бойлере при полном отключении радиаторов на некоторое время. Как только температура повышается до заданного значения, вновь срабатывает трехходовой клапан и возвращает теплоноситель в прежнее русло – в отопительную систему. Этот способ обвязки пригодится тем, кто использует бойлер в постоянном режиме

#2: Вариант с двумя циркуляционными насосами

Если бойлер применяют редко (например, сезонно или по выходным) или появилась необходимость в воде, температура которой ниже, чем в системе обогрева, применяют схему с двумя циркуляционными насосами. Первый устанавливают на трубе подачи, непосредственно перед БКН, второй – на контуре отопления.

Циркуляционный насос запитан через термореле, поэтому начинает действовать только при снижении температуры ниже требуемой. Ускорение нагрева происходит вместе с включением принудительной циркуляции (+)

Трехходовой клапан в данной схеме отсутствует, обвязка оборудована с применением простых соединительных тройников.

#3: Обвязка с гидравлической стрелкой

Это подключение используют для объемных бойлеров (200 л и более) и разветвленных отопительных систем с множеством дополнительных контуров. Примером может служить система отопления в двухэтажном доме, где кроме многоконтурной радиаторной сети используются теплые полы.

Гидравлический распределитель (гидрострелка) необходим, чтобы упростить схему отопительной системы и избежать монтажа рециркуляционных насосов на каждую отопительную ветку (+)

Оборудование гидрострелки позволяет избежать теплового удара, так как давление воды в каждом контуре будет одинаковым. Самостоятельно сделать обвязку по данной схеме довольно сложно, поэтому лучше обратиться к профессиональным монтажникам.

#4: Использование рециркуляции теплоносителя

Рециркуляция полезна, когда присутствует контур, нуждающийся в постоянной подаче горячей воды – например, полотенцесушитель. Если его подключить к системе отопления, теплоноситель будет постоянно циркулировать, а сушилка функционировать и одновременно служить отопительным прибором.

Применение рециркуляции обладает одним большим преимуществом – не нужно ждать, когда вода нагреется до нужной температуры, она всегда будет горячей (+)

Но у этой схемы есть и недостатки. Главный – это увеличение расходов на топливо, потому что требуется постоянный прогрев охлаждаемой в контуре воды. Второй минус – смешивание воды в бойлере. Обычно горячая вода находится в верхней части, и оттуда поступает к точкам водоразбора, здесь же она перемешивается с холодной, вследствие чего на выходе температура немного ниже.

Существуют модели бойлеров со встроенной рециркуляцией, то есть с готовыми патрубками для подключения полотенцесушителя. Но дешевле приобрести обычный бак, применив для подключения тройники.

#5: Система для работы с энергонезависимым котлом

Отличительная особенность данной схемы – установка бойлера на более высоком уровне, чем котел и отопительные приборы. Предпочтение отдается настенным моделям, которые можно подвесить на высоте 1 м над полом.

Напольные модели конкретно в рамках данной схемы уступают настенным скоростью и качеством нагрева. Температура воды значительно ниже (примерно как в обратном трубопроводе), следовательно, и запас горячей воды меньше (+)

Энергонезависимый тип отопления строится на применении законов гравитации, следовательно, теплоноситель будет циркулировать и при отключении электричества. В обычном режиме можно подключит циркуляционные насосы.