Бойлер косвенного нагрева устройство и принцип работы

С проблемой отсутствия горячей воды сталкиваются даже жители многоквартирных домов, снабжённых централизованной системой горячего водоснабжения.

Преимущества и недостатки водонагревателя косвенного нагрева

Как уже отмечалось, главным достоинством такого устройства является высокая производительность и скорость нагрева. Рассмотрим и другие его преимущества:

  • Водонагреватель косвенного нагрева работает без подключения к электрической сети;
  • Отсутствует контакт воды с теплоносителем;
  • Возможность бесперебойной подачи горячей воды;
  • Устройство водонагревателя позволяет осуществлять подключение нескольких источников.

Делая выбор в пользу бойлера этого типа, следует помнить, что, несмотря на многочисленные достоинства, стоимость установки водонагревателя косвенного нагрева достаточно высока. Объясняется это тем, что для его монтажа требуется тянуть отдельный трубопровод от котла и оснащать его дополнительными устройствами.

Пример обвязки котельной с бойлером косвенного нагрева

Алгоритм работы бойлера косвенного нагрева

БКН в разрезе.

БКН по виду похож на обычный электрический накопительный электрический бойлер, да и задачи у них идентичные, а вот алгоритм работы несколько отличается. В БКН вода для ГВС нагревается котлом отопления. Устройство бойлера косвенного нагрева:

  • накопительный бак для воды заключенный в теплоизоляцию и кожух;
  • встроенный змеевик для циркуляции теплоносителя;
  • стержень из магния;
  • патрубок подпитки из системы водоснабжения;
  • патрубок подачи ГВС.

Это базовая комплектация бойлера косвенного нагрева. Принцип работы заключается в том, что котел нагревает теплоноситель и пропускает его по змеевику, который находится в накопительном баке. Змеевик контактирует с водой в емкости и отдает ей свое тепло. Температура воды растет и давление в баке тоже.

Важно, чтобы в БКН вода не нагревалась выше необходимого уровня, при этом должна быть возможность выставлять требуемую температуру.

Поэтому подключение бойлера косвенного нагрева выполняется с применением термодатчиков. Когда вода нагрелась, датчик подает сигнал на насос или трёхходовой клапан (в зависимости от схемы подключения бойлера косвенного нагрева) и циркуляция в змеевике прекращается. Обратный процесс происходит, когда вода остывает.

По правилам установка расширительного бака в закрытой системе отопления должна проводится на обратке.

О том, почему установка грязевика на системе отопления необходима читайте в этой статье.

Как функционирует бойлер, подключённый к котлу отопления

Нагревательный прибор косвенного нагрева снаружи очень напоминает накопительное устройство, которое работает на электричестве. Но, для работы БКН необходим отопительный котёл. В основе функционирования нагревателя косвенного нагрева лежит принцип термоса. Его содержимое – т. е. вода, подогревается от теплообменника, находящегося внутри. В связи с тем, что нет прямого нагревания, водонагреватель и именуется косвенным.

При сопряжении отопительного устройства с БКН происходит циркуляция любого теплоносителя, что приводит к нагреванию воды в последнем. Движение воды происходит по двум трубам – которая подаёт и обратной. Подающая труба, равномерно подаёт горячую воду к радиаторам и бойлеру. После прохождения через бойлер вода возвращается через обратную трубу в котёл. Получается, что содержимое бойлера подогревается как батарея.

Преимуществами БКН являются:

  • высокая мощность и большой КПД;
  • независимость от электроэнергии;
  • различные варианты источников обогрева.

СПРАВКА! БКН бывают настенные и напольные. В случае, если бойлер большого объёма, то он может быть только напольным. Водонагреватели размещаемые на стене должны крепиться строго вертикально. Неровно закреплённый бойлер может создать проблемы при эксплуатации.

Согревшаяся в нагревателе вода, может расходоваться по мере надобности одновременно из разных кранов в разных помещениях.

ВАЖНО! Качество котла оказывает непосредственное влияние на то, как скоро нагреется вода — чем он добротней, тем быстрей идёт процесс.

Температура воды внутри нагревателя всегда приближена, к степени нагрева теплоносителя, циркуляция которого происходит в змеевике. Если в котёл установлена температура maxs +50°C, то вода в баке нагреется до +50°C, не больше. Если надо, чтобы содержимое бака нагревалась сильнее, можно приобрести комбинированный водонагреватель. Он отличается тем, что в нём кроме змеевика, нагревающего воду, есть ТЭН, он поднимает температуру до задуманной отметки. Комбинированные водонагреватели удачно подходят к твердотопливным котлам, потому, что вода продолжает быть тёплой когда топливо уже прогорело.

Существуют водонагреватели как снабжённые встроенным управлением, так и без него. При наличии управления бойлер можно присоединять к системе отопления, в которую входят котлы без управления. Бойлер снабжён датчиком температуры и самостоятельно управляет движением или отключением горячей воды, проходящей по змеевику. Чтобы активизировать работу такого аппарата надо подвести к соответствующим входам подающую и обратную трубу от отопления. Далее следует осуществить подачу холодной воды и к верхнему выходу и позаботится о присоединении горячей воды. После этого происходит заполнение бака и происходит подогрев воды.

Устройства косвенного нагрева чаще всего устанавливают с автоматизированными котлами. К водонагревателю каждый производитель прикладывает инструкцию с наличием схем по осуществлению правильной обвязки аппарата. Можно их подключить и к энергонезависимым котлам, но для этого требуются особые схемы и соответствующие инструкции.

БКН может работать во взаимодействии с двухконтурными или одноконтурными устройствами отопления.

Бойлер косвенного нагрева

Для владельцев частных домов, благоустроенных дач или коттеджей обычным делом является наличие собственной котельной. Но, как известно, одноконтурного котла хватает только для того, чтобы работать в сторону одной цели: или отопление, или горячая вода для бытовых нужд. Двухконтурный котел справится с обеими задачами. Но существует и альтернативный, более технологичный и экономный вариант, такой как использование бойлера косвенного нагрева (накопительного водонагревателя). Принцип функционирования такого водонагревателя заключается в том, что вода, использующаяся для обогрева помещений, проходит по змеевику, расположенному внутри бака нагревателя, нагревая холодную питьевую воду для мытья посуды, принятия ванн и т.п. Такой бойлер может вовсе не иметь нагревательных элементов, к тому же для его использования не требуется замена одноконтурного котла на двухконтурный (а такая замена требует утверждения нового плана котельной) или установки дополнительного газового или электрического оборудования.

Читайте также:  Как самому сварить печь для бани из трубы

Устройство бойлера косвенного нагрева.

Использование бойлера ГВС, называемого иначе «аккумулятором горячей воды», позволяет разрешить вопрос отопления и одновременного нагрева воды для других целей, используя самую экономную на данный момент технологию.

Инструкция по обвязке

Лучше всего не производить обвязку нагревателя самостоятельно, а обратиться по этому вопросу к специалистам, за плечами у которых имеется опыт монтажа бойлеров ГВС.

Ниже представлены 3 простые схемы обвязки накопительного водонагревателя для использования в частных домах.

Не допускается использование вместо труб гибких гофрированных шлангов, так как они снижают эффективность и срок эксплуатации нагревателя воды. Устанавливайте нагреватель на ровных капитальных стенах так, чтобы имелся свободный доступ к защитному аноду для его регулярной замены.

Схема обвязки с использованием трехходового клапана в совокупности с сервоприводом

Список материалов:

Рис.1. Схема обвязки бойлера с использованием трехходового клапана.

  • трубы (полипропиленовые, металлопластиковые или медные);
  • бойлер ГВС;
  • трехходовый клапан;
  • сервопривод.

Схема обвязки, изображенная на первом рисунке, работает по следующему принципу. Когда температура в аккумуляторе горячей воды падает ниже допустимой отметки, подача горячей воды из котла переключается с обогревательного контура на контур нагревателя. Чтобы нагреть воду на 10 градусов по Цельсию в баке объемом около 150 л, уйдет не более 10-15 минут, за которые вода в системе отопления дома не успеет сильно остыть, то есть почувствовать дискомфорт от холода вы не успеете. Конечно, для того чтобы нагреть целый бойлер холодной воды до температуры 50-60 градусов, потребуется около часа. Трехходовый клапан перенаправляет поток горячей воды, когда срабатывает термостат накопителя горячей воды.

Другие способы обвязки:

Рис.2. Схема обвязки бойлера с использованием гидравлической стрелки

  1. Схема с использованием 2-х насосов. На втором рисунке подробно показана схема монтажа бойлера косвенного нагрева при помощи 2-х насосов. Способ по принципу действия подобен предыдущей схеме. При срабатывании термостата бойлера косвенного нагрева, указывающего, что температура воды в баке упала ниже допустимой отметки, включается насос, подающий горячую воду от котла к баку нагревателя, а насос, ответственный за отопление дома, отключается. После насосов для эффективной работы системы требуется установка обратных клапанов, предотвращающих токи воды при выключенном насосе.
  2. Обвязка с использованием гидравлической стрелки. Использование гидравлической стрелки позволит обеспечить сбалансированную работу котла сразу на все системы (отопление и горячая вода для бытовых нужд), но для эффективного нагрева водонагревателя требуется всю мощь котла перенаправить на накопитель горячей воды. Для этого все равно придется останавливать работу насоса отопления и других контуров, не связанных с нагревом воды в бойлере.

Для комфортного использования бойлера ГВС обязательно определите его необходимый объем. Это нужно, чтобы нагревать достаточное количество воды и не тратить энергию на разогрев ее излишков.

Как подключить бойлер косвенного нагрева к одноконтурному котлу

Арматура для обвязки БКН

  1. обеспечить непрерывную циркуляцию теплоносителя от котла к водонагревателю;
  2. предотвратить гидравлический и термический удар;
  3. поддерживать заданную температуру нагрева воды в автоматическом режиме.
  • Мембранный расширительный бак — предназначен для компенсации теплового расширения в системе ГВС и предотвращения аварийных ситуаций. При подключении БКН устанавливается вместе с группой безопасности. Расширительный бак должен вмещать не менее 10% от общего объема бойлера косвенного нагрева.
  • Предохранительный клапан — нужен для аварийного слива воды из БКН. При чрезмерном повышении давления открывается и сбрасывает воду из бойлера. Клапан используется во время обслуживания, для заливки в накопитель химических реагентов, устраняющих накипь.
  • Группа безопасности бойлера косвенного нагрева — включает манометр, сбросовый клапан и воздухоотводчик. Узел предназначен для нормализации давления в ГВС и предотвращения гидравлического удара. Монтаж группы безопасности и расширительного бака, это требование, предъявляемое производителями к обвязке БКН.
  • Датчик температуры бойлера — подключается к циркуляционному насосу, контролирующему давление в змеевике. Термостат погружного типа работает по принципу реле. При достижении достаточного нагрева воды датчик дает сигнал на отключение насосного оборудования. Вода перестает подогреваться. После остывания автоматика для бойлера запускает циркуляцию.
  • Трехходовой клапан — работает как узел подмеса, открывая и закрывая поступление воды к бойлеру из системы отопления. Существуют простые механические устройства и точные трехходовые клапаны с сервоприводом.
  • Циркуляционный насос — в зависимости от выбранной схемы обвязки устанавливается один или два модуля. Насос используется для создания постоянного давления и рециркуляции в системе ГВС.

Материал труб для обвязки БКН

  • Холодная вода — может устанавливаться обычная полипропиленовая труба. Материал подходит для пайки всей системы ХВС.
  • Горячее водоснабжение — температура ГВС подаваемой пользователю поддерживается на уровне 65-70°. Допускается применение полипропилена с стекловолоконным (армированным) или алюминиевым усилением, предназначенного для горячего один вариант: выполнить обвязку медной трубой. При прокладке медной трубой обязательно использование теплоизоляции. Медь хороший теплопроводник, что неизбежно приведет к снижению температуры разогретой воды при транспортировке к конечному потребителю. Теплоизоляция труб защитит от теплопотерь.

Варианты обвязки бойлера косвенного нагрева

Еще один важный фактор, учитываемый при выборе типа подключения — энергозависимость. Существуют самотечные системы, в которых циркуляция воды и теплоносителя происходит самостоятельно, а также схемы с созданием принудительного давления (насосные). Последние не могут работать без электричества. Производители БКН в инструкции по эксплуатации указывают рекомендуемую схему обвязки, что также учитывают при подключении.

Читайте также:  Как установить правильно батареи отопления по нормам и правилам (СНиП)

Обвязка БКН с трехходовым клапаном

  • быстрый нагрев ГВС;
  • экономия при постоянном использовании бойлера;
  • возможность автоматизации нагрева воды.

Двухнасосная схема обвязкиПодключение через гидрострелкуОбвязка в самотёчной системе

Монтаж рециркуляции ГВС с БКН

  • снижение температуры нагрева ГВС;
  • увеличение расходов на топливо;
  • энергозависимость.

Обвязка БКН с двухконтурным котлом

  • При открытии крана двухконтурный котел нагревает теплообменник ГВС, тратя на это максимальное количество тепловой энергии. Для разогрева змеевика требуется время. По этой причине горячая вода поступает пользователю не сразу после открытия крана, а спустя какое-то время (период зависит от удаленности точки водоразбора и мощности котла).
  • Частые пуски и прекращения подачи горячей воды создают нагрузку на нагревательные элементы, что способно привести к быстрому выходу оборудования из строя.

Варианты подключения устройства

Контур бойлера косвенного нагрева всегда параллелен системе отопления. Врезка выполняется в непосредственной близости от котла. Для электронной системы управления контур нагревателя приоритетен относительно системы отопления. Можно выбрать подключение бойлера косвенного нагрева по одному из 3 основных вариантов:

  • с 3-ходовым краном;
  • с 2 циркуляционными насосами;
  • с гидравлической стрелкой.

В первом случае схема подключения бойлера косвенного нагрева включает в себя управляемый электроникой 3-ходовой кран. Он устанавливается на ответвлении от основной магистрали к контуру бойлера косвенного нагрева. При температуре в баке ниже заданной кран переключается на циркуляцию через теплообменник. По достижении нужной температуры происходит переключение на циркуляцию по отопительному контуру. В этом случае за ток теплоносителя по системе отвечает общий насос котла.

Варианты подключения напольных бойлеров в коттеджах

По второму варианту контуры бойлера косвенного нагрева и системы отопления имеют отдельные насосы. Они включаются попеременно в зависимости от температуры в баке. Передавливанию жидкости при неработающем насосе контура препятствует установка в каждом из них обратного клапана.

Обвязка бойлера косвенного нагрева с гидрострелкой предусматривает подключение нескольких контуров к общему участку трубопровода относительно большого диаметра. Циркуляция теплоносителя от котла через гидрострелку обеспечивает постоянный температурный градиент. Ближе к подаче, где температура максимальна, подключается бойлер косвенного нагрева, далее следуют контуры радиаторов, затем теплых полов.

При любой схеме переключение на циркуляцию через систему отопления должно происходить при температуре, которая ниже максимального значения для котла. Иначе батареи всегда будут оставаться холодными.

Материалы и детали, необходимые для изготовления бойлера

В первую очередь необходимо подобрать ёмкость для изготовления бака. Лучшим выбором материала является нержавеющая сталь. Можно использовать готовую бочку, заказать бак необходимого размера, либо приобрести газовый баллон. Он имеет достаточную прочность, подходящие габариты и форму. Ещё одним вариантом для изготовления бака может быть ёмкость, изготовленная из термостойкого пластика.

В баке следует сделать отверстия необходимого размера. Два отверстия понадобятся для присоединения трубопроводов подачи холодной и вывода горячей вода. Одно из них делается внизу бака, а другое в верхней его части. Ещё два отверстия будут необходимы для монтажа змеевика, предназначенного для прохода теплоносителя.

Для изготовления змеевика отлично подойдёт трубка из латуни или меди. Эти материалы хорошо передают тепло, и им достаточно легко придаётся необходимая форма. Можно также использовать трубы малого диаметра из пластика.

Для того, чтобы изготовить змеевик, трубу необходимой длины наматывают на основу, которой может быть прочная металлическая труба или оцилиндрованное бревно.

Для того, чтобы трубка, предназначенная для змеевика, была изогнута равномерно, без заломов, перед началом работы её полностью заполняют песком. Тогда змеевик получится правильной формы, одинакового диаметра по всей его длине.

Материалы и детали, необходимые для изготовления бойлера

Часто начинающие мастера не знают, как правильно рассчитать размеры змеевика. Его параметры зависят от нескольких факторов – следует учесть объём ёмкости, материал изготовления змеевика и температуру теплоносителя. Считается, что на каждые 10 литров объёма воды для нагрева требуется 1,5 кВт тепловой мощности.

Исходя из объёма бака, температуры теплоносителя и температуры поступающей воды, вычисляется необходимая длина змеевика. Для этого используют специальную формулу подсчёта. Для ёмкости объёмом 200 литров, при использовании змеевика с диаметром 10 мм, его длина будет составлять около 15-ти метров.

Ещё до монтажа накопительного бойлера следует определиться, каким образом будет производиться его теплоизоляция. Обойтись без неё не удастся, так как естественные потери тепла велики и КПД водонагревателя окажется слишком низким. Идеальным способом для теплоизоляции бака будет помещение его внутри подходящей ёмкости, а затем заполнение её монтажной пеной.

Для сборки бойлера следует позаботиться о наличии штуцеров, гаек, резиновых уплотнителей, шаровых кранов. При изготовлении конструкции из газового баллона потребуется сварочное оборудование.

Смотрите видео о том, как сделать бойлер косвенного нагрева своими руками:

Схема отопления с бойлером косвенного нагрева

Схема подключения накопительного водонагревателя косвенного нагрева с напольным котлом через гидрострелку выглядит следующим образом:

Для напольных котлов требуется подключение дополнительной автоматики для корректной работы.

Схема упрощается если бойлер косвенного нагрева подключить к котлу Протерм, Вайлант и др.

Схема отопления с бойлером косвенного нагрева

Данный производитель позаботился о своих пользователях как нельзя лучше и продает дополнительный трехходовой клапан (Fugas). Который подключается к встроенной автоматике и позволяет без коллекторов, гидрострелок и пр. сделать полноценную систему ГВС с использованием накопительного водонагревателя косвенного нагрева. При этом все работает очень надежно и четко.

Именно это решение заслуживает большего внимания потому что не требует каких-то особых познаний в программировании, гидродинамике и всём прочем.

Читайте также:  Кухни с камином. 17 интерьеров для вдохновения

Схема подключения бойлера косвенного нагрева к котлам Phroterm (газовым, электрическим) будет выглядеть следующим образом.

Это схема взята из руководства пользования данных котлов. Единственное что не указано на схеме это расширительный бак для бойлера.

В месте где расположена группа безопасности необходимо врезать расширительный бак. Объем расширительного бака должен быть 0,1*объем бойлера т.е. 10% от его литража. К тому же предохранительный клапан необходимо установить не для системы отопления (он рассчитан на давление 3 бара), а для системы водоснабжения с рабочим давлением 8 бар. В продаже есть полноценные группы безопасности для бойлеров косвенного нагрева с уже установленными манометром, предохранительным клапаном и воздухоотводчиком. Их удобно крепить на стене. К ней же ставится расширительный бак.

Еще один нюанс в использовании накопительного косвенного водонагревателя. Его необходимо периодически разогревать до температуры выше 60 гр. по Цельсию. Это предотвратит образования в нем бактерий. Самой опасной считается легионелла. Она очень активно размножается именно в теплой воде. При небольшой концентрации она безопасна для человеческого организма, но при высокой…

Схема отопления с бойлером косвенного нагрева

Взято из Википедии.

Выше 70 °C — Legionella погибает почти мгновенноПри 60 °C — 90 % погибает в течение 2 минутПри 50 °C — 90 % погибает в течение 80—124 минут, в зависимости от штамма48—50 °C — Может выживать, но не размножаться32—42 °C — Идеальный промежуток температур для роста25—45 °C — Промежуток температур, где происходит ростНиже 20 °C — Может выживать, но в состоянии покоя, даже ниже температуры замерзания

Автоматика котла позволяет проводить такую профилактику, однако при неправильном монтаже вы можете плодить эту дрянь у себя в бойлере постоянно. Имейте это ввиду.

Это касается и двухконтурных котлов хотя в меньшей степени. При долгом отсутствии движения воды следует сливать в начале застоявшуюся в канализацию.

Секреты монтажа, или как избежать ошибок

Специалисты рекомендуют устанавливать прибор как можно ближе к отопительному агрегату. При настенном размещении дно водонагревателя должно располагаться выше верхней плоскости котла.

  1. Правильный монтаж бойлера косвенного нагрева предусматривает не только установку прибора в соответствии с рекомендациями производителя, но и его настройку. В противном случае может возникнуть ситуация, при которой котёл не будет переключаться на работу с отопительной системой. Поэтому важно соблюдать требование, согласно которому температура настройки котла будет превышать значения настройки термостата.
  2. При монтаже важно не перепутать направление подачи теплоносителя в бойлер. Невыполнение этого требования чревато снижением производительности агрегата и увеличением энергозатрат. Неправильное подключение циркуляционного насоса влечёт за собой повышенный шум и снижение срока службы. О том, как выбрать и правильно установить этот агрегат, можно узнать здесь.
  3. Подключая бойлер, не экономьте на монтаже запорной арматуры. Установленные на участке входа и выхода воды и теплоносителя шаровые краны дадут возможность демонтировать устройство, не сливая жидкости из системы отопления и не перекрывая подачи холодной воды в квартиру.
  4. Некоторые начинающие монтажники не устанавливают обратный клапан на подающей магистрали, считая эту деталь лишней. Этого не рекомендуется делать, поскольку нагретая вода сможет беспрепятственно уходить обратно в водопровод.
  5. Следите за тем, чтобы запорный кран от стояка горячего водоснабжения был перекрыт во время эксплуатации бойлера. В противном случае вода будет попросту уходить в общую систему.
  6. После монтажа водонагревателя надо обязательно проверить работу предохранительного клапана. Помните, что от исправности этой детали зависит ваша безопасность. Именно поэтому категорически запрещается установка обратного клапана вместо предохранительного устройства.
  7. Чтобы исключить поражение электричеством, прибор необходимо заземлить. В случае использования комбинированного бойлера косвенного нагрева должно быть установлено ещё и устройство защитного отключения. Кроме того, подключение к электросети лучше выполнять отдельной линией с использованием дополнительных пакетных выключателей.

Плюсы и минусы прибора

К основным плюсам косвенного нагревательного бака (в отличие от прямых накопительных и проточных водонагревателей) можно отнести следующие характеристики:

  • Нагрев и аккумуляция большого объема воды.
  • Низкие расходы на организацию автономной системы ГВС.
  • Независимость от энергоресурсов. Косвенные бойлеры с ТЭНами не перегружают электропроводку в частном доме или квартире.
  • Возможность одновременного подключения нескольких точек потребления.
  • Поддержание оптимальной температуры нагрева. Устройства отличаются стойкостью к резким скачкам напряжения и напора воды в трубах.
  • Универсальность и практичность. Для бойлеров косвенного нагрева воды предусмотрены различные схемы подключения.
  • Длительный срок службы при правильном техническом обслуживании.

Имеются у подобных нагревателей и некоторые минусы, которые следует учесть при выборе устройства:

  • Существенные габариты и сложность выбора установочного места. Поэтому для одновременного использования отопительного котла и косвенного нагревателя выделяется отдельное техническое помещение.
  • Высокая стоимость устройства и проведения монтажных работ (установка с обвязкой наладка).
  • Первый запуск оборудования для нагрева жидкости в системе требует длительного времени. Этот процесс сопровождается снижением температуры теплоносителя в отопительных радиаторах.

Итак, мы рассмотрели принцип и устройство работы бойлера косвенного нагрева. Давайте теперь посмотрим плюсы и минусы таких водонагревателей.

Накопительный водонагреватель косвенного нагрева – достоинства:

  • не влияет существенно на нагрузку электросети дома в холодные времена года;
  • обладает достаточно высокой производительностью при правильном расчете всех необходимых параметров;
  • не допускает контакта внутренней поверхности нагревательного контура с проточной «агрессивной» водой с большим содержанием солей;
  • изолирует теплоноситель контура отопления от проточной сантехнической воды сразу после открытия крана в месте потребления;
  • с многоконтурными нагревателями предполагает использование нескольких источников тепла.

Теперь немного о недостатках:

  • за «удобные» технологии в отоплении и ГВС необходимо иметь определенный объем финансовых средств;
  • необходимо правильно рассчитать мощность котла, при установке накопительного водонагревателя косвенного нагрева;
  • необходим опыт в расчете водонагревателя косвенного нагрева (бойлера);
  • опыт в монтаже котельного оборудования или минимальное представление принципов работы котельной.
  • значительные «габариты» оборудования предполагают предоставления под котельную отдельного помещения.