Бойлер косвенного нагрева — устройство и принцип работы, правила выбора

Что такое бойлер косвенного нагрева?

Конструкция бойлера состоит из:

• корпуса;
• утеплителя,
• бака;
• термометра;
• теплообменника (змеевика);
• магниевого анода (защищает от коррозии).

Выделяются анодный и катодный методы антикоррозийной защиты. Более популярные анодные.

Бойлер косвенного нагрева — это бак с водой, из которого выделяется тепло, поступающее из системы отопления.

Нагрев осуществляется следующим способом: через теплообменник происходит процесс поступления воды от котла, она нагревает стенки теплообменника, а от них уже греется вода, которая находится в емкости.

Пример устройства бойлера косвенного нагрева

Принцип работы и виды

Характерной чертой функционирования бойлера косвенного нагрева, является то, что это устройство работает только вместе с внешними источниками отопления.

От источника по змеевику двигается теплоноситель. Благодаря насосу происходит циркуляция теплоносителя и непосредственно нагрев воды, которая находится в бойлере. Холодная вода попадает в бойлер по трубам водоснабжения.

Специальные патрубки предназначены для того, чтобы можно было подключать его к источнику подачи теплоносителя. После того как теплоноситель проходит весь цикл по змеевику, он снова попадает в отопительную систему через выходной патрубок.

Теплообменный процесс происходит наиболее эффективно в змеевиках с большим диаметром. Но в таком случае, чтобы теплоноситель нагревался, мощность теплогенератора должна быть более сильной.

Принцип работы бойлера косвенного нагрева

Осуществляя выбор бойлера, важно учитывать характеристики помещения, в котором он будет находиться.

Схема подключения бойлера косвенного нагрева

Есть следующие виды бойлеров косвенного нагрева:

• Бойлер косвенного нагрева настенный. Крепится к стене на небольшом расстояние от пола, он небольшого размера и маловместителен.
• Бойлер косвенного нагрева напольный. Выпускается разных размеров и может применяться в промышленных целях, однако чтобы его разместить нужно отдельное помещение.
• Вертикальный бойлер. Самый распространенный тип, т.к. достаточно компактный и позволяет экономить пространство.
• Горизонтальный бойлер. Очень вместительный и может применяться на предприятиях, с такой установкой поддерживать нужный уровень воды значительно проще, поэтому дополнительный насосы устанавливать не придется.
• Бойлер со змеевиком. Бывает одноконтурным и двухконтурным, большим спросом пользуется первый вариант.
• Бойлер с рециркуляцией. Благодаря ему вода в кран подается мгновенно, однако, для того чтобы установить циркуляцию, в резервуаре нагревателя должен быть третий вход.
• Накопительный бойлер. Наиболее оптимальный вариант, благодаря которому можно не только нагревать воду, но и сохранять ее в горячем состоянии.
• Бойлер косвенного нагрева с ТЭНом называется комбинированным бойлером: в этом устройстве сочетаются два принципа нагрева: прямой и косвенный.

Про бойлеры прямого и комбинированного нагрева можно прочитать здесь.

Устройство водонагревателя

Прибор имеет простую конструкцию. Внешне оборудование напоминает цилиндр.

• наружный корпус;
• слой теплоизоляции (для поддержания высокой температуры внутри);
• внутренняя емкость;
• теплообменник;
• магниевый анод;
• термостат.

Благодаря слою утеплителя между наружным корпусом и внутренней емкостью, бойлер долго сохраняет тепло. Температура воды каждые сутки уменьшается на 3-4 градуса (в зависимости от модели и наружной температуры воздуха). Термостат обеспечивает поддержание заданных параметров, а теплообменник — быстрый нагрев.

Теплообменник располагается во внутренней емкости и имеет спиральную форму, благодаря которой обеспечивается быстрый и равномерный нагрев воды. От гальванической коррозии прибор защищает магниевый анод. Все реакции происходят с этим элементом, не затрагивая рабочие детали. Стоит учитывать, что магниевый анод подвержен повышенному износу, эту деталь приходится регулярно менять.

Производители предлагают водонагреватели, которые работают только от внешнего источника тепла, а также комбинированные модели с электрическим или газовым нагревателем. Также можно приобрести бойлеры, в которых нагрев рабочей жидкости происходит от солнечных батарей.

Косвенные водонагреватели удобны в летнее время. После окончания отопительного сезона можно переходить на альтернативные источники тепла.

Достоинства и недостатки

Бойлер косвенного нагрева — устройство, которое обладает множеством достоинств, но наряду с ними выделяются и некоторые недостатки.

Отметим плюсы и минусы этих приборов.

Плюсы:

• высокая производительность;
• могут нагревать воду в больших количествах;
• экономичность: на нагрев воды тратится немного средств;
• легкость монтажа;
• позволяет подавать горячую воду сразу по нескольким направлениям.

Минусы:

1. Высокая стоимость самого аппарата и монтажных работ, а также котла отопления, который нужно будет устанавливать предварительно. Поэтому затраты на начальном этапе будут немаленькими.
2. Длительный процесс первого нагрева. Однако этот недостаток кратковременный и с ним вы будете сталкиваться только при запуске системы, в начале отопительного сезона.
3. Для всей конструкции требуется достаточно много места. Поэтому такое оборудование пригодно больше для частных домов, где есть помещение, которое можно выделить для бойлера.

Особенности разводки коттеджа

Чем, собственно, система водоснабжения в частном доме проще, нежели в многоквартирном строении (разумеется, помимо общего количества сантехнических приборов)?

Принципиальных отличия два:

На горячей воде, как правило, нет необходимости обеспечивать постоянную циркуляцию через стояки и полотенцесушители.

При наличии циркуляционных врезок расчет водопроводной сети горячей воды заметно усложняется: трубам нужно пропустить через себя не только разбираемую жильцами воду, но и непрерывно оборачивающиеся массы воды.

В нашем же случае расстояние от сантехприборов до бойлера, колонки или врезки в трассу достаточно мало, чтобы не уделять внимания скорости подачи ГВС к крану.

Полотенцесушитель нагревается за счет непрерывной циркуляции через стояки ГВС.

Водопровод в частном доме разводится по тупиковой схеме, что подразумевает постоянную нагрузку на отдельные участки разводки. Для сравнения – расчет водопроводной кольцевой сети (позволяющей запитать каждый участок водопровода из двух и более источников) должен выполняться отдельно для каждой из возможных схем подключения.

Как выбрать бойлер косвенного нагрева?

Бойлер косвенного нагрева в разрезе

Если вы желаете купить бойлер косвенного нагрева, то выбирая его, обязательно учитывайте следующие моменты:

1. Ёмкость бака: обязательно произведите расчет воды, которая расходуется вашей семьей. В среднем одним человеком расходуется 100 литров горячей воды ежедневно. Учитывая количество членов в семье, вы сможете выбрать подходящий вам по объему бойлер.
2. Оценка экономической целесообразности покупки: бойлер косвенного нагрева оправдывает себя только в том случае, если расход воды составляет не менее 1,5 литра в минуту. Обычно такое потребление воды характерно для 4-5 человек и более.
3. Время подогрева.
4. Материал теплоизоляции: у аппаратов более низких по цене в качестве теплоизоляции используется поролон, в то время как бойлеры подороже оснащены такими качественными материалами как: минеральная вата или пенополиуретан.
5. Габариты: не нужно забывать, что такое оборудование имеет достаточно большие размеры и монтируется рядом с котлом отопления. Поэтому выбирая его, надо учитывать размер помещения, в котором он будет расположен.
6. Бойлеры из нержавеющей стали, в отличие от эмалевых, способны осуществлять нагрев воды до 90 градусов.
7. Мощность котла: от нее зависит, сможет ли он обеспечить одновременно обогрев помещения и работу бойлера.
8. Наличие элементов защиты (термостата, предохранительного клапана и др.): на наличие этих элементов обязательно нужно обращать внимание, т.к. именно они выполняют функцию защиты от перепадов давления внутри бака и чрезмерного нагрева воды.
9. Гарантийный срок: предварительно узнайте, есть ли в месте вашего проживания или рядом сервисный центр, занимающийся ремонтом бойлеров производителя, выбранного вами.
10. Производитель: лучше покупать бойлеры косвенного нагрева у производителей, имеющих хорошие отзывы.

Принцип работы термостата бойлера.

Выбирая бойлер, обязательно нужно уделять внимание мощности источника отопления. Потому что агрегат с малой мощностью, не сможет нагреть воду до нужной температуры.

Принцип работы электрического проточного водонагревателя

Проточные нагреватели имеют простую конструкцию. Почти для всех моделей применяется единая концепция, при которой жидкость проходит через корпус теплового оборудования, получая тепло от ТЭНов. В момент, когда пользователь открывает кран, запускается специальное реле давления, за ним срабатывает нагреватель. Его задача — быстро подогреть воду до заданной температуры.

В конструкции есть прерыватель, функция которого состоит в принудительном отключении питания. Это происходит при перепадах давления в системе или превышении степени нагрева воды. Дополнительный предохранитель — стабилизатор. Его задача — обеспечить нормализацию давления при достижении критических значений.

Конструктивные особенности

Главной составляющей электрических водогрейных приборов остается ТЭН. Сплав этой детали обеспечивает отдачу тепла при прохождении через него электрического тока. Спирали изолируются для упреждения коррозии, для чего помещаются в специальный пластиковый блок. При разогреве нагревательного элемента генерируемое тепло забирается проходящей через него холодной водой.

Загрузка

Конструкция активного блока исключает остаточное тепловыделение. Это происходит из-за небольшого объема проходящей жидкости и массы самого устройства. Образования накипи на спиралях не происходит, что значительно продлевает срок службы изделий.

Обратите внимание! Если посмотреть водонагреватель в разрезе после долгих лет использования, можно заметить лишь небольшой налет на поверхности спиралей. В проточных установках закрытой модификации спирали ТЭНов заключаются в медные или латунные модули

Такое строение обеспечивает безопасность в противопожарном отношении

В проточных установках закрытой модификации спирали ТЭНов заключаются в медные или латунные модули. Такое строение обеспечивает безопасность в противопожарном отношении.

Рассматривая, как работает бойлер, следует различать тип управления. Гидравлическое манипулирование происходит вручную, через шесть ступеней мощности. Более точное управление действиями техники электронное. Такая система работает автономно, под заданную пользователем температуру контролируется степень нагрева воды в бойлере. Такой принцип лучше гидравлики, поскольку все процессы контролируются электроникой вне зависимости от напора.

Из-за сложившихся стереотипов название «бойлер» часто ассоциируется с электрическим водогрейным баком. Хотя существуют и другие версии бытовых приборов, обеспечивающих автономное горячее водоснабжение частных домов и квартир. В определенных условиях использование газовых аппаратов и емкостей косвенного нагрева гораздо выгоднее и комфортнее. Чтобы выбрать накопительный водонагреватель, стоит сравнить принцип работы бойлеров различных типов, нюансы подключения и особенности эксплуатации.

Расчет ёмкости бака

Для того, чтобы рассчитать нужный объем бойлера, необходимо определить сколько горячей воды за раз или за короткий промежуток времени расходуется.

Снимая показания, руководствуйтесь утренним временем, когда дети собираются в школу или сад, а взрослые — на работу. Ведь в это время все принимают душ, умываются, чистят зубы, а значит воды в это время суток расходуется больше всего. Если по какой-либо причине у вас нет возможности снять показания, то вы можете воспользоваться таблицей, в которой приведены показатели расхода горячей воды различными приборами.

Рассчитав эти замеры, к полученной цифре надо прибавить запасной объем в 10-15 %. Таким образом, вы получите объем бойлера, который будет оптимальным для вашей семьи.

Формы, размеры и тип управления бойлеров

Современный рынок рассматриваемого оборудования предоставляет потребителям огромный выбор различных видов электрических бойлеров.

1. Различный объем — чаще всего покупают модели от 10 до 100 литров.
2. Различная форма: круглые, плоские, квадратные. Большой популярностью пользуются круглые водонагреватели объемом до 30 литров, их, как правило, устанавливают на кухне. Если требуется модель большего объема, для ванной, то меньше места займет плоский вариант. Его легко можно монтировать на свободной стене или над унитазом.
3. Вертикальные и горизонтальные. Чаще всего потребители отдают предпочтение первому варианту. Перед выбором стоит определиться с местом установки. Горизонтальные модели лучше устанавливать над дверью или другим сантехническим оборудованием.
4. По типу управления: механические и электронные. Второй вариант имеет возможность более точной настройки, установки автоматического отключения или включения. Такие модели зачастую снабжены небольшим экраном.

Подключение

Произвести подключение бойлера косвенного нагрева можно по электрической и гидравлической системе.

Более результативной признана гидравлическая (двухнасосная). Один насос предназначен для обогрева жилого помещения, другой используется для косвенного нагрева самого бойлера.

Электрическая схема подключения предполагает систему переключения режимов — реле.

В процессе установки бойлера многие обыватели сталкиваются со сложностями и допускают ошибки:

1. Неподходящее место для расположения оборудования: во-первых, размещать его нужно как можно ближе к котлу и к выходу центрального снабжения.
2. Неправильное подключение к источнику холодной воды: чтобы работа аппарата была максимально эффективной, важно соблюдать последовательное подключение входа (вверху) и выхода (внизу) теплоносителя.
3. Неверное подключение насоса. В результате эта ошибка влечет за собой негативные последствия: ось двигателя располагается не горизонтально и из-за этого подшипники быстро выйдут из строя.

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.

Обзор производителей

Таким образом, бойлер косвенного нагрева позволяет обеспечить горячей водой одновременно все точки потребления. Главное, подобрать нужный объём бака.