Бойлер косвенного нагрева: принцип работы, выбор модели и особенности монтажа

Виды компоновок

Достоинства и недостатки двухконтурных газовых котлов хорошо известны, они достаточно хороши для обслуживания 2—3 небольших потребителей. Но что делать, если потребителей больше, а использование электрических водонагревателей исключено? Для этого есть несколько современных решений:

• Настенные газовые котлы со встроенным бойлером.
• Отопительные установки с выносным накопительным баком для горячей воды.
• Бойлеры косвенного нагревания.

Практика показывает, что семье из 3 человек для хозяйственно – санитарных нужд достаточно иметь в доме емкостной электронагреватель вместительностью 50 л. Конечно, подразумевается пользование горячей водой в разумных пределах. Чтобы не приобретать такой нагреватель и не заниматься прокладкой лишних кабелей и трубопроводов, надо просто выбрать настенный отопительный агрегат, внутри которого стоит бак емкостью 46—50 л. Его конструкция — это два в одном: газовый котел с бойлером косвенного нагрева внутри. Сохраняется и принцип действия: одна часть теплоносителя идет в систему отопления дома, а другая – в змеевик внутреннего бойлера. Достигнув определенной температуры воды в баке, что определяется датчиком, весь объем теплоносителя переключается на обогрев дома.

1 – вентилятор – дымосос; 2 – теплообменник повышенной производительности; 3 – камера сгорания; 4 – бак – накопитель из нержавеющей стали; 5 – блок управления с дисплеем.

В конструкцию отопителя входят 2 циркуляционных насоса, один прокачивает теплоноситель через систему отопления, а второй — сквозь змеевик бойлера, при этом горелка работает на максимуме для скорейшего нагрева воды в баке. Позже схема переходит в режим поддержания температуры воды, что сокращает расход топлива.

Более мощный настенные газовые котлы оснащаются емкостями и большей вместительности, но обычно она не превышает 100 л.

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.

Если в доме установлен большой резервуар-хранилище, даже при нескольких одновременно включенных точках водоразбора все будут обеспечены горячей водой

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.

Конструкция БКН. Внутри резервуара находится змеевик – стальной, латунный или медный трубчатый теплообменник, выполняющий функцию нагревательного элемента. Тепло внутри бака сохраняется по принципу термоса

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.

Объем накопительного резервуара выбирают, ориентируясь на количество постоянно проживающих в доме человек. Самые маленькие бойлеры рассчитаны на 2-х потребителей, поэтому при выборе можно отталкиваться от объема в 50 л

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

Сборка устройства и его подключение

Разобравшись со всеми особенностями такого оборудования, следует перейти к практической части и более подробно остановиться на монтаже. Но прежде мы рассмотрим, как можно собрать такой бойлер самостоятельно.

Самостоятельный монтаж оборудования

Шаг 1: Подготовка бака

Резервуар для воды может быть выполнен из любого материала, главное, чтобы он отличался коррозионной стойкостью. Поэтому лучше отдавать предпочтение емкости из нержавейки, так как простой металл, покрытый эмалью либо стеклокерамикой, может испортиться уже в течение первого года. Также необходимо, чтобы бак вмещал нужное количество жидкости. Иногда используют газовые баллоны. Но в этом случае емкость предварительно необходимо разрезать пополам, хорошенько очистить внутреннюю поверхность и прогрунтовать. Но даже после такой подготовки жидкость в течение первых нескольких недель будет пахнуть сероводородом. Делаем в нашем баке три отверстия, которые будут обеспечивать подачу холодной и отвод горячей жидкости, а также отвечать за крепление змеевика.

Шаг 2: Теплоизоляция устройства

Чтобы сделать наш бойлер правильно, следует позаботиться и о его теплоизоляции. Покрываем весь корпус снаружи материалом с нужными свойствами. Для этой цели можно использовать любой утеплитель. Фиксируем его посредством клея, проволочной стяжки либо отдаем предпочтение любому иному способу.

Шаг 3: Установка змеевика

Лучше всего подойдут для изготовления этого элемента латунные трубки малого диаметра. Они и нагреют жидкость быстрее чем стальные, и от накипи очищаются легче. Наматываем трубку на оправку. При этом следует правильно подобрать размеры этого элемента. Чем больше воды будет с ним контактировать, тем скорее произойдет нагрев.

Шаг 4: Сборка и монтаж

Теперь осталось собрать все части бойлера, не забываем и о термостате. Если вдруг на этом этапе повредился теплоизоляционный слой, то его следует тотчас восстановить. Осталось приварить к резервуару металлические ушки, чтобы его можно было установить на стене. Крепится водонагреватель на кронштейны.

Шаг 5: Подключение

Теперь про обвязку. Это устройство подключается одновременно к системе отопления и водоснабжения. В первой жидкость нагревается благодаря газовому котлу либо иному отопительному оборудованию. При этом движение теплоносителя должно быть направлено вниз, поэтому он подается в верхний патрубок, а при остывании выходит из нижнего и поступает обратно к газовому котлу. За температурой воды следит термостат. Холодная жидкость из водопровода поступает в нижнюю часть водонагревателя. Лучше всего установить бойлер максимально близко к отопительному оборудованию. Подключаем водонагреватель согласно любой схеме, указанной в следующем пункте.

Шаг 6: Возможные схемы подключения

В этом пункте мы рассмотрим все варианты обвязки такого водонагревателя. В принципе, его можно использовать даже для отопления с двумя контурами. В этом случае распределение теплоносителя происходит посредством трехходового клапана. Он управляется специальными сигналами, идущими от термостата водонагревателя. Таким образом, как только жидкость слишком остыла, термостат переключается и клапан направляет весь поток теплоносителя в контур нагрева накопителя. Как только тепловой режим восстановится, клапан, опять-таки, по команде термостата вернется в исходное положение и теплоноситель вновь попадет в контур отопления. Эта схема выступает достойной альтернативой двухконтурному котлу.

Еще управлять движением теплоносителя можно посредством циркуляционных насосов, установленных в различных магистралях. Линии отопления и нагрева бойлера подключаются параллельно и имеют свой нанос. Как и в предыдущем случае режимы контролируются термостатом, и как только подключается контур ГВС, происходит отключение отопления. Можно использовать более сложную схему, включающую два котла. Одни прибор обеспечивает беспрерывную работу отопительных элементов, а второй – ГВС.

Довольно сложной в исполнении считается схема с применением гидравлического распределителя, подключить ее правильно могут только профессионалы. В этом случае существует несколько линий обогрева жилья, например, теплый пол, радиаторы и т. д. Гидравлический модуль контролирует давление во всех ветках. Также можно подключить к водонагревателю и линию рециркуляции жидкости, тогда можно добиться мгновенной подачи горячей воды из крана.

Подключение нескольких котлов в одну систему

В регионах, где имеется нестабильная подача газа или электроэнергии прибегают к установке двух котлов, например, твердотопливного и газового. Два агрегата могут работать по разным схемам:

1. Последовательное подключение – между агрегатами устанавливается термоаккумулятор, в который поступает от твердотопливного котла подогретый теплоноситель. Затем он направляется в систему с газовым устройством, а после расходится потребителям.
2. Параллельное подключение – в этом случае работа твердотопливного агрегата контролируется датчиками безопасности. Также устанавливается трехходовый клапан, с помощью которого можно отключить любой из агрегатов.

Диаметр воздухозаборника печи Бубафоня

Как правильно выбрать бойлер для котла

Подключение БКН к одноконторному котлу, требует довольно тонкого подбора оборудования, выполнения ряда требований, поскольку в противном случае будет создана неработающая система из-за взаимной блокировки двух видов нагрева — отопления и ГВС.

Источник фото: Будерус.рф

Необходимые аспекты, которые требуется принимать во внимание, перед тем, как установить газовый котел:

1. Анализ финансово-экономической целесообразности покупки. Считается, что покупка будет оправдана при расходе горячего водоснабжения не менее 1.5 л/мин, что достаточного для обеспечения услуги ГВС семьи из 4-х человек.
2. Объем бака-аккумулятора. Эксперты отмечают, что на одного потребителя необходимо примерно 100 л ГВС в день.
3. Производительность котла. От этого параметра исключительно зависит, способен ли аппарат гарантировать одновременный обогрев квартиры и работоспособность БКН.
4. Часовая прокачка нагреваемого теплоносителя. Часто покупатели ошибочно выполняют выбор насосного оборудования, которое не обеспечивает загрузку теплообменника.
5. Вид материала внутренней поверхности подогревателя воды. Бак для воды не должен подвергаться коррозионным процессам.
6. Период нагревания. Чем больше полезный объем емкости, тем длительнее станет греться жидкая среда. На основной нагрев 100 л воды потребуется до 2-х часов. Тем не менее, ёмкость из некорродирующего металла способна нагреть аналогичный объем всего за 30 мин.
7. Термоизоляционный стройматериал. У недорогих образцов изоляция оснащается поролоновыми покрытиями, тогда как в мощных высокопрочных водонагревателях для этой цели применяются минерализованная вата либо пенополиуретан.
8. Габариты. Необходимо не забывать, что водонагреватели БКН обладают значительными размерами и монтируются поблизости котлов. Подбирать бойлер необходимо с учетом габаритов комнаты, где он будет размещен. Для емкости 1000 л потребуется отдельное помещение.
9. Наличие автоматики безопасности и регулирования.
10. Гарантийный срок и близкое расположение сервисных центров к месту установки. Производитель. Желательно отдавать предпочтение известным компаниям, отлично проявившим себя и располагающим фирменными представительствами в России.

Правильный подбор водонагревателя с косвенным нагревом

Бойлер косвенного нагрева (БКН) высокоэффективное устройство с современными системами автоматизации тепловых процессов, служит для выпуска горячей воды Т до 65 С.

Внешне БКН похож на традиционный электрический водонагреватель, хотя его современные модификации имеют более эргономичную прямоугольную форму.

Источником тепловой энергии служит отопительный котел, работающий на любом энергоносителе от отходов до электрической энергии.

Базисный элемент — стальной или латунный теплообменный аппарат змеевикового типа, имеющей большую площадью нагрева, в сравнительно небольшом объеме накопительного бака, покрытого защитным эмалевым слоем.

Перед тем как установить БКН необходимо правильно его подобрать под реальные условия эксплуатации: источник теплоснабжения и объем водопользования по услугам ГВС.

Основные параметры выбора схемы подключения бойлер косвенного нагрева:

1. Рабочий объем в литрах. При этом термины «общий объем » и «рабочий объем» различны, поскольку змеевиковый теплообменник забирает определенную часть бака, поэтому нужно выбирать по рабочему показателю.
2. Внешний источник нагрева, вид топлива и выходная температура теплоносителя.
3. Тепловая мощность внешнего источника. Котел должен обеспечивать не только отопительную нагрузку, но ГВС. Так для нагрева объема воды в 200 л потребуется резервная мощность не менее 40 кВт.
4. Материал рабочей емкости: с покрытием из эмали, стеклокерамики и стеклофарфора, из нержавеющего металла или термостойкого пластика.
5. Теплоизоляция — для защиты БКН от тепловых потерь, лучше всего, если в качестве теплоизоляции будет применен полиуретан.
6. Система защиты и регулирования.

Важные особенности

Помимо выбора геометрических и тепловых характеристик БКН необходимо учесть многие параметры, чтобы тепловая схема подключения бойлера косвенного нагрева к газовому котлу была максимально эффективной.

Для этого пользователь должен выполнить определенные условия:

1. Выбрать оптимальное месторасположение, специалисты утверждают что расположение БКН должно быть максимально приближено к котлу.
2. Обеспечить защиту от теплового удлинения конструкции, для этого интегрировать в схему БКН на выходе ГВС из устройства мембранный гидроаккумулятор с объемом 10 % от рабочего объема бойлера.
3. Перед тем как подключить бойлер оснащают каждую линию подвода/отвода по греющей и нагреваемой среде шаровыми кранами.
4. Чтобы выполнить защиту от противотока, на водопроводной воде устанавливают обратный клапан.
5. Выполняют очистку воды с установкой фильтра перед подачей водопроводной воды в БКН.
6. Установку настенной конструкции БКН выполняют на капитальных стенах с предварительной обработкой пожаробезопасными материалами.
7. Установка БКН выполняется выше уровня котлоагрегата либо на одном с ним уровне.

Выбор объема бака

В торговой сети сегодня много предложений по аппаратам БКН, как отечественных, так и зарубежных производителей с емкостями круглого и прямоугольного сечения, напольного и настенного монтажа. И если для электрических нагревателей наиболее популярными являются модели объемом от 80 до 100 л.

Для БКН используются более мощные варианты, начиная от 200 до 1500 л. Это вызвано тем, что многие собственники такую конструкцию используют для создания бака-аккумумятора, с целью создания равномерной нагрузки источника теплоснабжения в ночное время суток. В такой схеме ночью вода для ГВС нагревается, а днем расходуется.

Размер рабочей емкости выбирают, учитывая необходимость обеспечения всех членов семьи горячей водой. Существует формула расчетного водопотребления.

На практике часто пользуются следующими данными:

• 2 пользователя — 80 л;
• 3 пользователя — 100 л;
• 4 пользователя — 120 л;
• 5 пользователя — 150 л.

Размеры БКН также важно учитывать при монтаже. Для настенного размещения могут применяться установки с рабочим объемом бака — до 150 л, а с большими размерами допускается устанавливать только с напольным размещением

Место установки должно иметь свободный доступ, чтобы можно было правильно выполнить обвязку и разместить вспомогательное оборудование в виде запорно-регулирующей аппаратуры, защитных клапанов, воздушников, насосов и гидроаккумулятор.

Устройство водонагревателя с косвенным нагревом

Свое название – «косвенный» – бойлеры такого типа получили потому, что в них не предусмотрены собственные нагревательные элементы. Они подключаются к внешней отопительной системе, получая от нее тепло для нагрева потребительской воды. Поэтому любой водонагреватель такого типа оборудован контуром подвода носителя тепла и контуром для прокачки нагреваемой воды. По форме это металлический бак цилиндрической, реже кубической формы, внутрь которого заливается холодная вода, и встроено оборудование для циркуляции теплой воды от внешнего источника отопления. Чтобы сохранить достигнутую температуру воды, на бак наносится слой теплоизоляции. Полезный объем нагреваемой воды в разных моделях находится в диапазоне 60 – 400 литров.

Косвенный водонагреватель с теплообменником в виде змеевика

В самых распространенных моделях бойлеров с косвенным нагревом воды контуром, по которому циркулирует внешний теплоноситель, является обыкновенный змеевик из стальной трубки.

Разрез водонагревателя со змеевиковым теплообменником

Конструкция косвенного водонагревателя по принципу «бак в баке»

Внутреннее устройство такого водонагревателя понятно из самого названия.

Устройство косвенного нагревателя типа «бак в баке»

Нагреваемая вода заполняет внутренний бак, который не содержит внутри себя никаких посторонних элементов – только вода и трубки ее подвода и отбора. Теплоноситель циркулирует в промежутке между стенками внешнего и внутреннего резервуаров. Такая конструкция обеспечивает большую площадь теплового контакта, поэтому нагрев воды до требуемой температуры происходит быстрее.

Расположение бойлеров

Возможно следующее расположение водонагревателей:

• Настенный. Бойлеры малого объема – до 150 литров – обычно выпускаются в настенном варианте. Такая конструкция оборудована кронштейнами, позволяющими закрепить ее высоко над полом. Следует только помнить о том, что стена должна гарантированно выдерживать вес заполненного водой резервуара.

• Напольный. Баки большого объема – от 200 до 400 литров – монтируются исключительно на полу. Для их правильной установки требуется ровная поверхность или создание специальной подставки.

Установка косвенного бойлера на отдельной подставке

Есть модели с горизонтальным расположением бака. Но их использование сопряжено с определенными проблемами, поэтому они не пользуются популярностью.

Горизонтально расположенный бойлер

Дополнительные устройства и приборы

Для надлежащего функционирования всей системы косвенного нагрева в ней могут устанавливаться дополнительные и управляющие элементы:

• Насосы, обеспечивающие подачу теплоносителя в бойлер.
• Управляющий клапан. Его задача – открывать доступ теплоносителю в бойлер и перекрывать его после достижения нужной температуры нагрева.
• Предохранительные клапаны. Предназначены для отсекания обратного потока воды.
• Регулируемый термостат. Сигналы от него управляют работой насосов и управляющих элементов.
• Многие системы выпускаются комбинированного типа – помимо теплообменника оснащаются встроенными нагревательными элементами – ТЭНами. Это позволяет использовать их и как бойлеры прямого нагрева. Если источником внешнего тепла является система центрального отопления, то в летний сезон она не работает. И «чистый» косвенный нагреватель оказывается бесполезным. Кроме того, для других источников тепла не исключены перебои и аварии. Вот для экстренных случаев и предусмотрен свой нагреватель.
• В верхней области бака может быть установлен специальный анод, предотвращающий гальваническую коррозию резервуара и уменьшающий накипь на стенках резервуара.

Примеры востребованных схем подключения одноконтурного газового котла с бойлером косвенного нагрева

Реже подключаются к отдельно стоящим бойлерам аналогичного объёма.
Температуру воды для бойлера с помощью термостатической головки со встроенным датчиком можно задать не большую, чем температура теплоносителя. Различные схемы обвязки бойлера Различают несколько основных способов обвязки устройства, которые бывают: С двумя циркулярными насосами Оба насоса предназначены для параллельной работы. В обычном режиме сначала используются верхний слой воды в баке, а он более горячий.
Мы уже упоминали про трёхходовой клапан.
Нагревшаяся вода по мере необходимости расходуется на хозяйственные нужды. Общие требования Чтобы система обвязки одноконтурного котла с бойлером работала нормально, без перебоев и аварийных ситуаций, нужно выдержать следующие требования: На выходе из бойлера устанавливают расширительный бак по объёму не менее 10 процентов от бойлера.
Обвязка котла с бойлером косвенного нагрева происходит следующим образом: Возле циркуляционного насоса врезают трёхходовой клапан. Внутреннее покрытие бака В дешевых бойлерах внутреннее покрытие бака выполнено эмалью или стеклокерамикой.

Нержавеющей стали. У многих одноконтурных газовых котлов есть летний режим работы, который позволят не работать на систему отопления, а обеспечивать нагрев бойлера косвенного нагрева. И в том и в другом случае есть горизонтальные и вертикальные модели. В этом случае электронике котла известно о температуре воды в системе ГВС, и она сама решает, куда направить его мощность: на нагрев воды в БКН или на отопление.

Бойлер устроен так, что при расходе воды, он наполняется новой порцией, и процесс продолжается. Воду в баке можно греть за счёт подключенных гелиосистем для отопления или тепловых насосов. Помните о правильной настройке термостата!

Как избежать этих недочётов? Они отличаются по степени своей сложности, поэтому вам предстоит выбрать оптимальный вариант. То есть в данном случае желательна установка настенных моделей. В идеальном варианте — низ косвенного водонагревателя находится выше котла и радиаторов.
Бойлер косвенного нагрева устройство, принцип работы и схемы подключения

Как сделать самостоятельно?

Обвязка бойлера частного дома делается в каждом случае по собственной схеме. Причиной этого является большое количество проектов, разная конфигурация и планировка домов. Кроме этого, выбор зависит от конструкции бойлера, его особенностей и объема.

Перед началом работ, следует составить схему разводки и отметить на ней точки установки всех приборов потребления, насосного оборудования и других элементов.

Обычно используется два варианта:

• через бойлер косвенного нагрева;
• через бойлер-накопитель.

Рассмотрим оба варианта подробно.

Через бойлер косвенного нагрева

Бойлер косвенного нагрева представляет собой емкость, внутри которой установлен змеевик. Он подключен к отопительному котлу, и теплоноситель циркулирует по замкнутой петле, не смешиваясь с горячей бытовой водой.

Такой бойлер оснащен пятью патрубками:

• прямая труба, идущая от котла к змеевику;
• обратная труба, по которой обратка от змеевика поступает в котел;
• трубопровод подпитки холодной водой;
• прямая труба (подача) горячей воды на точки водоразбора;
• обратная труба, ведущая в бойлер.

Циркуляционный насос устанавливается на обратном трубопроводе. Это делается для создания нормального режима работы устройства, исключения перегрева деталей.

На схеме виден полотенцесушитель, который всегда остается горячим благодаря рециркуляции. Это позволяет обеспечить сухой и теплый микроклимат в ванне, исключить появление сырости или плесени.

Через накопительный бойлер

Бойлер-накопитель представляет собой обычную емкость с теплоизолированными стенками, в которую поступает горячая вода из котла.

Резервуар содержит рабочий объем горячей воды, достаточный для бытовых потребностей семьи. Обычно его емкость составляет от 100 до 1000 литров, в зависимости от численности жителей дома и их потребностей.

Схема подключения рециркуляции к накопительному бойлеру представляет собой петлю, где Т3 — подача, Т4 — обратная линия.

Она входит в трубопровод подпитки В1, причем, точка входа находится после узла запорной арматуры с обратным клапаном. Циркулярный насос также ставят на обратной линии, вместе с запорными и регулирующими элементами.

Особенность этой схемы состоит в том, что температура H2O в бойлере и линии подпитки разные. Это достигается с помощью настройки узла смешивания, соединяющего горячую воду из трубы подпитки с остывшей обраткой.

При этом, необходимо учитывать возможность смешивания слоев воды в емкости. Если подпитка производится не слишком горячей водой, температура в бойлере будет заметно ниже нормативного значения.

Специфика работы накопительных бойлеров такова, что подогрев воды происходит только путем ее пополнения при разборе.

При длительном простое падение температуры неизбежно, и рециркуляция здесь становится бесполезна. Поэтому, использование накопителей рекомендуется для домов с высоким и постоянным потреблением горячей воды.