Как выбрать и подключить накопительный бойлер косвенного нагрева

Накопительные водонагреватели, работающие от электричества, обеспечивают нужный расход горячей воды, но долго набирают температуру — 1.5…2 часа в зависимости от объема бака. Более привлекательный вариант – специальная емкость для ГВС, прогреваемая котлом отопления в течение 10—30 минут, разница ощутимая. Цель публикации – разъяснить пользователям, что такое бойлер косвенного нагрева, рассмотреть устройство агрегата, дать практические рекомендации по выбору и подключению накопителя своими руками.

2 типа емкостных нагревателей для ГВС

Бытовой бойлер косвенного нагрева – это металлический резервуар объемом 50…300 литров, использующий для приготовления горячей воды сторонний источник тепла – котел, печь с водяным контуром либо солнечный коллектор, реже — геотермальную установку (тепловой насос). По устройству и принципу действия водогрейные аппараты делятся на 2 разновидности:

1. Наиболее распространенный вариант – с теплообменником в виде змеевика, сделанного из меди или нержавеющей стали.
2. Конструкция «бак в баке», где нагревательным элементом служит внутренняя емкость из нержавейки.

Накопительному резервуару придается цилиндрическая или другая форма, но обязательно — с закругленными торцами. Поскольку водопроводное давление нередко достигает 6—8 Бар, сварной прямоугольный танк (от английского tank) долго не прослужит – плоские стенки выгнутся от напора воды, емкость лопнет по швам.

Справка. Некоторые модели двухконтурных газовых котлов комплектуются резервуарами косвенного нагрева, расположенными внутри теплогенератора, как показано ниже на фото. Вместительность встроенных накопителей не превышает 80 л.

Чтобы максимально прояснить ситуацию и помочь выбрать водонагреватель, дадим подробное описание каждого типа косвенных бойлеров.

Аппараты со спиральным теплообменником

Емкостный бойлер данного типа состоит из следующих элементов:

• бак косвенного нагрева, изготавливается из нержавейки либо черного металла, покрытого термостойкой эмалью;
• металлический резервуар оснащен патрубками для присоединения к водопроводной сети и погружными гильзами под монтаж термостатов либо датчиков температуры;
• внутри бака установлен нагревательный элемент – спиральный змеевик, подключаемый к системе отопления частного дома;
• для защиты стального сосуда от воздействия электрохимической коррозии используется магниевый либо титановый анод, который постепенно разрушается в процессе эксплуатации;
• снаружи танк изолирован пенополиуретаном толщиной 30—50 мм, лицевая обшивка — тонколистовой крашеный металл или кожух из полипропилена;
• на переднюю часть аппарата выведена шкала стрелочного термометра.

Примечание. Иногда производители снабжают свои изделия патрубком с краном опорожнения, автоматическим воздухоотводчиком и другими полезными дополнениями.

Принцип работы бойлера довольно прост: через верхний патрубок в змеевик подается теплоноситель с температурой 70—90 °С, быстро нагревающий весь объем воды в баке. Охлажденный теплоноситель возвращается обратно в котел через нижний патрубок.

Отбор горячей воды производится из верхней зоны емкости, пополнение предусмотрено снизу. Загрузкой (подогревом) до установленной температуры ведает термостат и трехходовой клапан, входящий в схему обвязки бойлера, которую мы разберем далее.

Информация для сравнения. Водяной теплообменник «косвенника» развивает мощность от 12 кВт (бак 80 л) до 25 кВт (200 л) при нагреве на 45 градусов, температура котловой воды – 80…90 °С. В электрических бойлерах используются ТЭНы мощностью 1.5…2.5 кВт. Максимальное время нагрева 100 л воды – 43 и 240 минут соответственно, минимальное – 25 и 150 мин (данные французского производителя Atlantic).

Мы рассмотрели относительно дешевую модель одноконтурного водонагревателя. Какие еще разновидности аппаратов можно найти в продаже:

• бойлер с двумя теплообменниками для присоединения дополнительного источника тепла;
• комбинированный накопитель с ТЭНом для прямого нагрева воды, схематично изображенный на эскизе;

  

• вертикальные модели в напольном и настенном исполнении;
• подвесные бойлеры различной формы — круглые горизонтальные, узкие вытянутые (Slim), плоские двухкамерные;
• универсальные накопители, прикрепляемые к стене в любом положении — горизонтальном либо вертикальном.

Важный момент. В настенных версиях бойлеров штуцеры расположены снизу, а внутри резервуара стоит трубка забора горячей воды из верхних слоев. В напольных моделях присоединительные резьбы находятся сверху или сбоку аппарата, а трубка опускается на дно танка от штуцера подачи холодной воды. Как работает водонагреватель, смотрите на видео:

Конструкция «бак в баке»

Внешне бойлер не отличается от «собрата» — цилиндрический утепленный корпус, патрубки для подсоединения теплонесущей и санитарной воды, шкала термометра. Изнутри водогрейный прибор устроен иначе:

1. Наружный резервуар, сделанный из обычной углеродистой стали, служит водяной рубашкой для внутреннего бака. Между стенками двух сосудов циркулирует теплоноситель, нагретый до 80—90 °С.
2. Внутренняя цилиндрическая емкость сварена из нержавеющей стали.
3. Внутрь нагреваемой емкости опущена гильза датчика температуры и трубка подачи / отбора воды (зависит от ориентации корпуса в пространстве). Магниевый анод отсутствует.
4. Полезная вместительность контура ГВС составляет примерно 70% от общего объема бойлера.
5. Тепловая мощность 100-литрового аппарата достигает 18 кВт при площади поверхности нагрева 1.03 м², время полной загрузки – 10 минут (данные бельгийского производителя ACV).
6. Разогретый бойлер способен функционировать в проточном режиме – теплообменной площади хватит на производство горячей воды «на ходу». Одно условие: котельное оборудование должно обеспечить нужный расход теплоносителя. Например, модель 100 л (бак ГВС – 70 литров) может запросить 1.5…2.5 тонны теплоносителя в час.

На приведенной схеме, где показана емкость в разрезе, хорошо заметен волнистый профиль стенок бака, сделанный по таким соображениям:

• гофрированная структура боковых стенок позволяет сосуду увеличиваться / сжиматься при нагреве / охлаждении воды;
• увеличивается площадь теплообмена;
• подвижность волнистого профиля провоцирует самоочищение внутренних поверхностей от накипи.

Водонагреватели «бак внутри бака» также предлагаются в комбинированном исполнении – с ТЭНом прямого нагрева. Трубчатый элемент автоматически включается при остывании содержимого бойлера до определенной температуры либо работает летом, когда отопительное оборудование отключено. Температура задается пользователем с помощью электронного блока управления.

Уточнение. В отличие от электрических бойлеров, ТЭН подогревает котловой теплоноситель, а не санитарную воду внутри нержавеющего бака.

Двустенные водонагреватели косвенного нагрева более эффективны и долговечны, изготовители декларируют гарантийный срок службы 5—10 лет. Дополнительный плюс – упрощенное обслуживание, пользователю не нужно проверять состояние магниевого анода и возиться с заменой каждые 2 года. Теперь о минусах:

• греющая рубашка отнимает 25—30% полезного объема танка, традиционный змеевик – до 10%;
• модели, оборудованные электрическим ТЭНом, нельзя монтировать горизонтально;
• агрегат транспортируется только в вертикальном положении.

Примечание. Бойлеры, предназначенные для горизонтального монтажа, крепятся к стене «холодным» патрубком книзу.

Существенный недостаток водонагревателей – приличная стоимость. Сравним 2 агрегата, сопоставимые по качеству: ACV SMART LINE E 300 и DRAZICE OKC 300 NTRR общим объемом 300 литров. Бельгийский нагреватель ACV «бак внутри бака» обойдется в 1720 у. е., цена бойлера «Дражице» со змеевиком — 750 у. е. Чешская модель с двумя теплообменниками стоит вдвое дешевле одноконтурного «бельгийца».

Выбираем косвенный бойлер

Чтобы правильно подобрать резервуар косвенного нагрева для частного дома или квартиры, выясните следующие моменты:

1. Число постоянно проживающих людей и режим водоразбора. Цель – рассчитать общий расход санитарной горячей воды.
2. Производительность водонагревателя ограничена мощностью котла и солнечного коллектора. Если источник тепла еще не установлен, подбирайте отопительное оборудование с учетом запаса мощности 50—100% на загрузку бойлера.
3. Отведите место под размещение аппарата и продумайте способ монтажа – настенный либо напольный.
4. Определитесь с функционалом нагревателя – нужен ли ТЭН, второй теплообменник.

Совет. При выборе места расположения накопительной емкости учтите нюанс: рядом с бойлером ставится расширительный бачок, чей объем составляет 10% от вместительности основного резервуара. Лучший вариант размещения в загородном коттедже – помещение котельной.

Расчет потребления воды из системы ГВС мы предлагаем вести по минимальным показателям. В сутки 1 человеку требуется 20 л теплой воды на помывку (душ) и 12 литров – для хозяйственных нужд, всего – 32 л. Значит, семье из 2 чел. понадобится бойлер полезным объемом 50…80 л, для троих жильцов – минимум 100 литров. Если хочется наполнять ванну, выбираем танк на 120 л и более. Упрощенный алгоритм подбора отражен в таблице:

Скорость нагрева бака сильно зависит от мощности теплогенератора. Если здание отапливается котлом 10—15 кВт, ставить накопитель на 200 л бессмысленно – пока вода нагреется, дом успеет остыть. Дело в том, что приоритет загрузки бойлера выше, нежели отопление. Упрощенно: пока бочка не прогреется до нужной температуры, радиаторная сеть не получит требуемое количество тепла.

Приведем пример расчета мощности котла:

1. Исходные данные: объем бойлера составляет 200 литров, температура в системе ХВС – плюс 10 °С, ГВС – 50 градусов.
2. Для нагрева 1 кг воды на 1 градус потребно 1.16 Вт тепловой энергии. Считаем расход теплоты за 1 час: 1.16 х 200 х (50 — 10) = 9.28 кВт.
3. Чтобы сократить время загрузки вчетверо (до 15 мин), нужно подать в 4 раза больше энергии – 9.28 х 4 = 37.12 кВт. Результат: мощность отопительного агрегата в максимальном режиме – 40 кВт, иначе бойлер станет нагреваться дольше.

Общие рекомендации по выбору «косвенника»:

• если позволяет бюджет, лучше купить нагреватель типа «емкость в емкости» — аппарат более эффективен в работе, обслуживание – только ежегодная промывка;
• всегда выясняйте полезную вместительность резервуара – она меньше заявленных габаритов на 10—30% из-за объема, занимаемого теплообменником;

  

• накопитель большой емкости лучше брать в напольном исполнении;
• для жилища в многоквартирном доме подойдет горизонтальный бойлер, подвешиваемый ближе к потолку;
• при отсутствии солнечных коллекторов стоит обратить внимание на комбинированные модели, обеспечивающие работу ГВС в течение теплого периода;
• минимальная толщина стенок эмалированного бака должна составлять 2 мм.

Примечание. Толщину металлических стенок рабочего резервуара можно прикинуть по весу танка. Качественный бойлер 80 л, сделанный из металла 2 мм, «затянет» примерно 25 кг.

Железные танки, покрытые термостойкой пластичной эмалью с добавлением циркония, практически не уступают нержавеющим в надежности, зато обходятся гораздо дешевле. Слабое место нержавейки – сварные швы, успешно корродирующие в случае полной выработки магниевого анода. Кстати, лучше выбирать изделие с титановым электродом – он служит втрое дольше.

Обвязка «косвенника» с котлом

Первым делом агрегат нужно установить на полу либо надежно прикрепить к капитальной стене из кирпича или бетона. Если перегородка построена из пористых материалов (пеноблок, газобетон), от настенного монтажа лучше воздержаться. При напольной установке соблюдайте расстояние 50 см до ближайшей конструкции – просвет необходим для обслуживания бойлера.

Важно. Перед креплением настенной горизонтальной модели бойлера внимательно изучите инструкцию. Обычно аппарат вешается таким образом, чтобы патрубок холодной воды находился снизу. Если бак перевернуть вверх ногами, змеевик и ТЭН окажется в верхней зоне, что недопустимо.

Подключение бойлера к твердотопливному либо газовому котлу, не оснащенному электронным блоком управления, выполняется согласно приведенной ниже схеме.

Перечислим основные элементы бойлерного контура и укажем их функции:

• автоматический воздухоотводчик ставится в верхней точке подающей магистрали и занимается сбросом воздушных пузырьков, скапливающихся в трубопроводе;
• циркуляционный насос обеспечивает проток теплоносителя через загрузочный контур и змеевик;
• термостат с погружным датчиком останавливает насос по достижении заданной температуры внутри резервуара;
• обратный клапан исключает возникновение паразитного потока из основной магистрали в теплообменник бойлера;
• на схеме условно не показаны отсекающие краны с американками, предназначенные для отключения и обслуживания аппарата.

Замечание. Для нормальной работы загрузочного контура хватит насоса 25—40 (напор – 0.4 Бар). Элемент можно устанавливать на обратной либо подающей линии – большой разницы нет. В руководстве по монтажу водонагревателей DRAZICE приводится схема обвязки, где перекачивающий агрегат стоит на подаче.

Аналогичным образом нагреватель присоединяется к более сложным системам с несколькими котлами и контурами отопления. Единственное условие: бойлер должен получать самый горячий теплоноситель, поэтому врезается в магистраль первым, а к распределительной гребенке гидрострелки подключается напрямую, без трехходового вентиля. Пример показан на схеме обвязки методом первичных / вторичных колец.

Когда требуется подключить бойлер «емкость в емкости», производитель рекомендует задействовать расширительный бачок и группу безопасности, присоединенную к выходу теплоносителя. Обоснование: при расширении внутреннего резервуара ГВС объем водяной рубашки уменьшается, жидкости деваться некуда. Применяемое оборудование и арматура показана на рисунке.

Проще всего бойлер косвенного подогрева соединяется с настенными котлами, в которых предусмотрен специальный штуцер. Остальные теплогенераторы, оборудованные электроникой, стыкуются с водонагревателем через трехходовой переключающий клапан с электроприводом, управляемый котловым контроллером. Алгоритм такой:

1. Когда температура в баке снижается, термостат сигнализирует блоку управления котлом.
2. Контроллер отдает команду трехходовому клапану, тот переводит весь теплоноситель на загрузку емкости ГВС. Циркуляцию через змеевик обеспечивает встроенный котловой насос.
3. По достижении установленной температуры электроника получает сигнал от бойлерного термодатчика и переводит трехходовой кран в исходное положение. Теплоноситель снова идет в отопительную сеть.

Важный нюанс. Вышеописанная схема также используется при обвязке накопителя с двухконтурным газовым котлом. Недопустимо стыковать «косвенник» с линией ГВС теплогенератора.

Подсоединение солнечного коллектора ко второму змеевику бойлера показано на следующей схеме. Гелиосистема представляет собой полноценный замкнутый контур со своим расширительным баком, насосом и группой безопасности. Здесь не обойтись без отдельного блока, управляющего работой коллектора по сигналам двух температурных датчиков.

Видео: простейшая схема подключения настенного бойлера

Подсоединение на стороне водоснабжения

Если точки водоразбора располагаются недалеко от нагревательной емкости, подключение производится по типовой схеме, представленной ниже. Поясним функции некоторых элементов:

• редуктор давления рекомендуется применять при скачках напора выше 6 Бар;
• обратный клапан на подаче ХВС не дает резервуару опорожняться в водопроводную магистраль;
• расширительная емкость компенсирует увеличение объема нагреваемой жидкости;
• предохранительный клапан, настроенный на 7 Бар, сбрасывает в канализацию воду в случае повышения давления до критической отметки;
• дренажный кран служит для слива воды по способу сообщающихся сосудов.

Внимание! Используйте в обвязке расширительный бак, предназначенный для систем водоснабжения и рассчитанный на более высокое давление – 6…8 Бар. Емкость под отопление не годится – мембрана быстро придет в негодность.

Когда потребители находятся вдалеке от бойлера, стоит положить линию рециркуляции с дополнительным насосом и обратным клапаном. Если ваша модель нагревателя не оснащена отдельным штуцером для присоединения этой линии, просто врезайте возвратный трубопровод в магистраль на входе холодной воды.

Перед запуском системы с водонагревателем типа «емкость внутри бака» нужно сначала заполнить внутренний резервуар санитарной водой, только потом закачивать теплоноситель и производить опрессовку. Детали расскажет мастер на видео:

Схема электрических соединений

Комбинированную версию резервуара, оснащенную ТЭНом, нужно подключить к домовой электросети с учетом перехода на летний режим, при котором основной змеевик перестанет получать тепло от котла. Предлагаем воспользоваться универсальной схемой,куда включен модуль управления насосом посредством термостата.

В схеме задействован второй термостат безопасности, срабатывающий в момент перегрева санитарной воды. Лампа – индикатор сигнализирует о включении ТЭНа.

Заключение

Аппараты косвенного нагрева имеют массу преимуществ перед проточными и электрическими установками. Есть и недостатки – габариты баков, более сложный монтаж и неизбежные тепловые потери при эксплуатации в дежурном режиме. Но перечисленные минусы отступают на второй план перед комфортным горячим водоснабжением, которое обеспечивает накопительный бойлер, работающий в паре с котлом.