Як вибрати і підключити бойлер непрямого нагріву

Накопичувальні електричні водонагрівачі забезпечують потрібну витрату гарячої води, але довго набирають температуру – 1.5…2 години залежно від об’єму бака. Більш привабливий варіант – бойлер непрямого нагріву, що працює від котла опалення. Ємність гріється за 10–30 хвилин, різниця відчутна. Роз’яснимо, що таке бойлер непрямого нагріву, принцип роботи агрегату та дамо практичні рекомендації щодо вибору та підключення накопичувача своїми руками.

2 типи накопичувальних нагрівачів для ГВП

Побутовий бойлер непрямого нагріву – це металевий резервуар об’ємом 50…300 літрів, що готує гарячу воду за допомогою стороннього джерела тепла – котла, печі з водяним контуром. Рідше використовується сонячний колектор чи геотермальна установка (тепловий насос).

За конструкцією і принципом роботи водогрійні апарати діляться на 2 різновиди:

1. Найбільш поширений варіант – з теплообмінником у вигляді змійовика, зробленого з міді або нержавіючої сталі.
2. Конструкція «бак у баку», де нагрівальним елементом служить внутрішня ємність з нержавіючої сталі.

Накопичувальному резервуару надається циліндрична або інша форма, але обов’язково –з заокругленими торцями. Оскільки водопровідний тиск нерідко сягає 6–8 Бар, зварний прямокутний танк (від англійського tank) довго не прослужить – пласкі стінки вигнуться під напором води, ємність лопне по швах.

Довідка. Деякі моделі двоконтурних газових котлів комплектуються резервуарами непрямого нагріву, розташованими всередині теплогенератора (зображені нижче на фото). Місткість вбудованих накопичувачів не перевищує 80 л.

Щоб максимально прояснити ситуацію і допомогти вибрати водонагрівач, дамо докладний опис кожного типу непрямих бойлерів.

Водонагрівачі зі спіральним теплообмінником

Ємнісний бойлер цього типу складається з наступних елементів:

• бак непрямого нагріву, виготовляється з нержавіючої сталі або чорного металу, покритого термостійкої емаллю;
• металевий резервуар оснащений штуцерами для приєднання до водопровідної мережі та занурювальними гільзами під монтаж термостатів чи датчиків температури;
• всередині бака встановлений нагрівальний елемент – спіральний змійовик, що приєднується до системи опалення приватного будинку;
• для захисту сталевого резервуара від впливу електрохімічної корозії використовується магнієвий або титановий анод, він поступово руйнується під час експлуатації;
• зовні танк ізольований пінополіуретаном 30–50 мм завтовшки, лицьова обшивка – тонколистовий фарбований метал чи кожух з поліпропілену;
• на передню частину апарату виведена шкала стрілочного термометра.

Примітка. Іноді виробники комплектують свої бойлери краном спорожнення, автоматичним клапаном відведення повітря та іншими корисними доповненнями.

Принцип роботи бойлера непрямого нагріву доволі простий: через верхній патрубок до змійовика подається теплоносій з температурою 70–90 °С. Він досить швидко підігріває весь об’єм води у баку. Охолоджений теплоносій повертається назад до котла через нижній штуцер.

Відбір гарячої води здійснюється з верхньої зони ємності, поповнення передбачене знизу. Завантаженням (підігрівом) до налаштованої температури керує термостат і триходовий клапан, що входить до схеми обв’язки бойлера, ми її розберемо далі.

Інформація для порівняння. Теплообмінник непрямого нагрівача має потужність від 12 кВт (бак 80 л) до 25 кВт (200 л). Вода гріється на 45 градусів, температура теплоносія – 80…90 °С. В електричних бойлерах використовуються ТЕНи 1.5…2.5 кВт. Максимальний час нагрівання 100 л води – 43 і 240 хвилин відповідно, мінімальний – 25 і 150 хв (дані французького виробника Atlantic).

Ми розглянули відносно дешеву модель одноконтурного водонагрівача. Які ще різновиди апаратів можна знайти у продажу:

• бойлер з двома теплообмінниками для приєднання додаткового джерела тепла;
• комбінований накопичувач з ТЕНом для прямого нагріву води, схематично зображений на ескізі;

  

• вертикальні моделі для підлогового чи настінного монтажу;
• підвісні резервуари різної форми – круглі горизонтальні, вузькі витягнуті (Slim), пласкі двокамерні;
• універсальні накопичувачі, що прикріплюються до стіни в будь-якому положенні –горизонтальному або вертикальному.

Важливий момент. В настінних бойлерах штуцери розташовані знизу, всередині бака стоїть трубка забору гарячої води з верхніх шарів. У підлогових моделях приєднувальні різьби знаходяться зверху або збоку апарату, а довга трубка опускається на дно вже від штуцера холодної води. Як працює непрямий водонагрівач, дивіться на відео:

Конструкція «бак у баку»

Зовні бойлер виглядає так само – циліндричний утеплений корпус, різьби для під’єднання теплоносія та санітарної води, шкала термометра. Всередині водонагрівач влаштований інакше:

1. Зовнішній резервуар, зроблений зі звичайної вуглецевої сталі, служить водяною сорочкою для внутрішнього бака. Між стінками двох ємностей циркулює теплоносій, нагрітий до 80–90 °С.
2. Внутрішній циліндричний резервуар зварений з нержавіючої сталі.
3. В нагрівальну ємність опущена гільза датчика температури і трубка подачі/відбору води (її місцезнаходження залежить від орієнтації корпусу у просторі). Магнієвий анод відсутній.
4. Корисна місткість контуру ГВП становить приблизно 70% від загального об’єму бойлера.
5. Теплова потужність 100-літрового апарату сягає 18 кВт, площа поверхні нагрівання складає 1.03 м², час повного завантаження – 10 хвилин (дані бельгійського виробника ACV).
6. Розігрітий бойлер здатний функціонувати у проточному режимі – теплообмінної площі вистачить на виробництво гарячої води «на ходу». Одна умова: котельне обладнання має забезпечити потрібну витрату теплоносія. Наприклад, модель 100 л (бак ГВП – 70 літрів) може запросити 1.5…2.5 тони теплоносія на годину.

На наведеній схемі, де показана ємність в розрізі, добре помітний хвилястий профіль стінок бака. Це зроблено з таких міркувань:

• гофрована структура бічних стінок дозволяє резервуару збільшуватися/стискатися при нагріванні/охолодженні води;
• збільшується площа теплообміну;
• рухливість хвилястого профілю провокує самоочищення внутрішніх поверхонь від накипу.

Водонагрівачі «бак всередині бака» також пропонуються у комбінованому виконанні – з ТЕНом прямого нагріву. Трубчастий елемент автоматично вмикається при охолодженні бойлера до певної температури або працює влітку, коли опалювальне обладнання відімкнене. Температура задається користувачем за допомогою електронного блоку управління.

Уточнення. На відміну від електричних бойлерів, ТЕН підігріває котловий теплоносій, а не санітарну воду всередині нержавіючого бака.

Двостінні водонагрівачі непрямого нагріву більш ефективні і довговічні, виробники декларують гарантійний термін служби 5–10 років. Додатковий плюс – спрощене обслуговування, користувачеві не потрібно перевіряти стан магнієвого анода і міняти його кожні 2 роки. Тепер про мінуси:

• водяна сорочка забирає 25–30% корисного об’єму танка, традиційний змійовик – не більше 10%;
• моделі, обладнані електричним ТЕНом, не можна монтувати горизонтально;
• агрегат транспортується тільки у вертикальному положенні.

Примітка. Бойлери, призначені для горизонтального монтажу, кріпляться до стіни «холодним» патрубком донизу.

Істотний недолік водонагрівачів – висока вартість. Порівняємо 2 бойлери однакової якості та місткості: ACV SMART LINE E 300 і DRAZICE OKC 300 NTRR об’ємом 300 літрів. Бельгійський нагрівач ACV «бак у баку» коштує близько 1400 у. о., ціна бойлера «Дражице» зі змійовиком – 650 у. о. Чеська модель з двома теплообмінниками обійдеться вдвічі дешевше одноконтурного «бельгійця».

Вибираємо непрямий бойлер

Щоб правильно підібрати бак непрямого нагріву для приватного будинку або квартири, з’ясуйте наступні моменти:

1. Кількість мешканців і режим водорозбору. Мета – розрахувати загальну витрату санітарної гарячої води.
2. Продуктивність водонагрівача обмежена потужністю котла і сонячного колектора. Якщо теплогенератор ще не встановлений, підбирайте опалювальне обладнання з запасом потужності 50–100% на завантаження бойлера.
3. Відведіть місце під розміщення апарата і продумайте спосіб монтажу – настінний або підлоговий.
4. Визначте функціонал майбутнього нагрівача – чи потрібен ТЕН, додатковий теплообмінник.

Порада. При розміщенні накопичувальної ємності врахуйте нюанс: поруч з бойлером ставиться розширювальний бачок об’ємом 10% від місткості основного резервуара. Тому водонагрівач краще ставити у приміщенні котельні.

Розрахунок споживання води ми пропонуємо вести за мінімальними показниками. На добу 1 людині потрібно 20 л теплої води на миття (душ) і 12 літрів – для господарських потреб, усього – 32 л. Значить, 2 членам сім’ї знадобиться бойлер корисним об’ємом 50…80 л, трьом мешканцям – мінімум 100 літрів. Якщо хочеться наповнювати ванну, вибираємо танк на 120 л і більше. Спрощений алгоритм підбору відображений у таблиці:

Швидкість нагріву бака сильно залежить від потужності теплогенератора. Якщо будівля опалюється котлом 10–15 кВт, ставити накопичувач на 200 л безглуздо – поки вода нагріється, будинок встигне охолонути. Адже пріоритет завантаження бойлера вищий, ніж опалення. Спрощено: поки бочка не прогріється, радіаторна мережа не отримає необхідну кількість тепла.

Наведемо приклад розрахунку потужності котла:

1. Вихідні дані: обсяг бойлера становить 200 літрів, температура холодної води – 10 °С, гарячої – 50 градусів.
2. Для нагріву 1 кг води на 1 градус потрібно 1.16 Вт теплової енергії. Рахуємо витрату теплоти за 1 годину: 1.16 х 200 х (50 — 10) = 9.28 кВт.
3. Щоб скоротити час завантаження вчетверо (до 15 хв), потрібно подати в 4 рази більше енергії – 9.28 х 4 = 37.12 кВт. Результат: потужність опалювального агрегату в максимальному режимі – 40 кВт, інакше бойлер стане грітися довше.

Загальні рекомендації щодо вибору водонагрівача:

• якщо дозволяє бюджет, краще купити нагрівач типу «ємність в ємності» – апарат більш ефективний, обслуговування – тільки щорічна промивка;
• завжди з’ясовуйте корисну місткість резервуара – вона менше заявлених габаритів на 10–30% через об’єм, зайнятий теплообмінником;

  

• накопичувач великої ємності краще брати в підлоговому виконанні;
• мешканцям багатоквартирних будинків підійде горизонтальний бойлер, що підвішується ближче до стелі;
• при відсутності сонячних колекторів варто звернути увагу на комбіновані моделі, що забезпечують роботу ГВП (гарячого водопостачання) протягом теплого періоду;
• мінімальна товщина стінок емальованого бака має складати 2 мм.

Примітка. Товщину металевих стінок робочого резервуара можна прикинути за вагою апарата. Якісний бойлер 80 л, зроблений з металу 2 мм, «затягне» приблизно 25 кг.

Залізні танки, покриті термостійкої пластичної емаллю з додаванням цирконію, практично не поступаються нержавіючим по надійності, зате обходяться набагато дешевше. Слабке місце нержавійки – зварні шви, вони успішно руйнуються у разі повного вироблення магнієвого анода. До речі, краще вибирати бойлер з титановим електродом – він служить втричі довше.

Обв’язка нагрівального бака з котлом

Насамперед агрегат треба встановити на підлозі або надійно прикріпити до капітальної стіни з цегли чи бетону. Якщо перегородка збудована з пористих матеріалів (піноблок, газобетон), від настінного монтажу краще відмовитися. При встановленні на підлогу витримайте відстань 50 см до стін – просвіт знадобиться для обслуговування бойлера.

Важливо. Перед кріпленням настінної горизонтальної моделі бойлера уважно вивчіть інструкцію. Зазвичай апарат вішається таким чином, щоб штуцер холодної води знаходився знизу. Якщо бак перевернути догори ногами, змійовик і ТЕН переміститься у верхню зону, це неприпустимо.

Підключення бойлера до твердопаливного або газового котла, не оснащеного електронним блоком управління, робиться за наведеною нижче схемою.

Перелічимо основні елементи бойлерного контуру і вкажемо їх функції:

• автоматичний повітроскидач ставиться у верхній точці прямого трубопроводу та випускає повітряні бульбашки, які накопичуються в магістралі;
• циркуляційний насос забезпечує протоку теплоносія через завантажувальний контур і змійовик;
• термостат із занурювальним датчиком зупиняє насос після досягнення заданої температури всередині резервуара;
• зворотний клапан запобігає виникненню паразитного потоку з основної магістралі до теплообмінника бойлера;
• на схемі умовно не показані відсікаючі крани з американками, призначені для обслуговування апарату.

Зауваження. Для нормальної роботи завантажувального контуру вистачить насоса 25-40 (тиск – 0.4 Бар). Елемент можна встановлювати на лінії подачі або «обратки» – великої різниці немає. В інструкції з монтажу водонагрівачів DRAZICE наводиться схема обв’язки, де насосний агрегат стоїть на подачі.

Аналогічним чином нагрівач приєднується до більш складних систем з декількома котлами та контурами опалення. Єдина умова: бойлер має отримувати найгарячіший теплоносій, тому врізається в магістраль першим, а до розподільної гребінки чи гідрострілки підключається безпосередньо, без триходового клапана. Приклад показаний на схемі обв’язки методом первинних/вторинних кілець.

Коли треба підключити бойлер «бак у баку», виробник рекомендує задіяти розширювальний бачок і групу безпеки, приєднаної до магістралі з теплоносієм. Обгрунтування: при розширенні внутрішнього резервуара об’єм водяної сорочки зменшується, рідині нікуди діватися. Застосоване обладнання і арматура показана на малюнку.

Найпростіше бойлер непрямого підігріву з’єднується з настінними котлами, у яких передбачений спеціальний штуцер. Решта теплогенераторів, обладнаних електронікою, стикуються з водонагрівачем через триходовий перемикаючий клапан з електроприводом, керований контролером котла. Алгоритм такий:

1. Коли температура у баку знижується, термостат дає сигнал блоку управління котлом.
2. Контролер віддає команду триходовому клапану, той переводить весь теплоносій на завантаження ємності ГВП. Циркуляцію через змійовик забезпечує власний насос теплогенератора.
3. Після досягнення налаштованої температури електроніка отримує сигнал від бойлерного термодатчика і переводить триходовий кран в початкове положення. Теплоносій знову йде до опалювальної мережі.

Важливий нюанс. Описана схема також використовується для обв’язки накопичувача з двоконтурним газовим котлом. Неприпустимо з’єднувати бойлер з лінією ГВП теплогенератора.

Підключення сонячного колектора до другого змійовика бойлера показане на наступній схемі. Геліосистема – це повноцінний замкнутий контур зі своїм розширювальним баком, насосом і групою безпеки. Тут не обійтися без окремого блоку, що керуватиме роботою колектора за сигналами двох температурних датчиків.

Відео: проста схема підключення настінного бойлера

Приєднання до мережі водопостачання

Якщо точки водорозбору розташовуються недалеко від нагрівальної ємності, під’єднання робиться за типовою схемою, наведеною нижче. Пояснімо функції деяких елементів:

• редуктор тиску рекомендується застосовувати від перепадів тиску у водопроводі вище 6 Бар;
• зворотний клапан на подачі ХВП не дає резервуару спорожнитися у водопровідну магістраль;
• розширювальна ємність компенсує збільшення кількості рідини від нагрівання;
• запобіжний клапан, налаштований на 7 Бар, скидає в каналізацію воду у разі підвищення тиску до критичної позначки;
• дренажний кран служить для зливу води.

  

Увага! Використовуйте у обв’язці розширювальний бак, призначений для систем водопостачання та розрахований на більш високий тиск – 6…8 Бар. Ємність під опалення не годиться – мембрана швидко вийде з ладу.

Коли споживачі знаходяться далеко від бойлера, варто прокласти лінію рециркуляції з додатковим насосом і зворотним клапаном. Якщо ваша модель нагрівача не оснащена окремим штуцером для приєднання цієї лінії, просто вріжте циркуляційний трубопровід у магістраль на вході холодної води.

Перед запуском системи з водонагрівачем типу «бак у баку» спочатку заповніть внутрішній резервуар санітарної водою, а вже потім закачуйте теплоносій і робіть опресовування системи. Деталі розповість майстер на відео:

Схема електричних з’єднань

Комбінований бойлер з ТЕНом треба підключити до будинкової електромережі з урахуванням переходу на літній режим, коли основний змійовик не отримуватиме тепло від котла. Пропонуємо скористатися універсальною схемою, куди включений модуль управління насосом за допомогою термостата.

У схемі задіяний другий термостат безпеки, який спрацьовує в момент перегріву санітарної води. Лампа-індикатор сигналізує про ввімкнення ТЕНа.

Загальний висновок

Бойлери непрямого нагріву мають багато переваг перед проточними і електричними установками. Є й недоліки – габарити баків, ускладнений монтаж і неминучі теплові втрати під час експлуатації в черговому режимі. Але перелічені мінуси відступають на другий план перед комфортним гарячим водопостачанням, яке забезпечує накопичувальний бойлер разом з котлом.