Обвязка котла и бойлера косвенного нагрева с рециркуляцией

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

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.

Правила эксплуатации системы

Бойлер косвенного нагрева относится к сложному и дорогостоящему оборудованию поэтому монтаж, наладку и первый запуск его в эксплуатацию должна проводить специальная сервисная организация, особенно если БКН находится на гарантийном обслуживании. При первом пуске сервисная организация также должна провести инструктаж собственнику оборудования по правилам работы.

После завершения монтажных работ, прежде всего БКН подключают к контуру нагрева, по линиям теплоносителя и ГВС и заполняют бак водопроводной водой.

После заполнения бойлера и выпуска воздуха выполняют опрессовку по греющей и нагреваемой трубопроводной системе с давлением не менее 1.25 от рабочего, которое создается с помощью циркуляционного насоса. При достижении требуемого давления проверяют систему на отсутствие утечек.

После того, как система будет проверена на плотность, запускают в работу одноконтурный газовый котел, поднимают температуру греющего теплоносителя и направляют его в контур БКН.

В процессе нагрева воды следят за работой предохранительного клапана и расширительного бачка, при выходе на рабочие параметры нагрева, контролируют параметры срабатывания систем защиты и регулирования.

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.

Схема подключения электрического котла с бойлером

Чтобы приборы и система стабильно функционировали, необходимо дополнительно вмонтировать бачок на выходе с бойлера, объем не должен быть ниже 10% от вместительности первого резервуара. Этот агрегат поможет избежать негативных последствий от теплового расширения жидкости.

Подающие трубы водоснабжения оснащаются обратными клапанами, это необходимо для того, чтобы не появлялись противотоки. Способов монтажа существует несколько, я поочередно опишу каждый из них.

Двухнасосная схема

Один насос монтируется в трубопровод бойлера, а второй непосредственно к электрическому котлу, для подключения применяются обычные тройники. Хочу заметить, что одно из дополнительных приспособлений для нагнетания потока жидкости можно устанавливать не только на обратном патрубке, но и в подающей трубе.

Вся система является автоматизированной, за остановку процесса нагрева отвечают специальные датчики, которые имеют две пары контактов. Как только жидкость в бойлере нагреется до определенной температуры, контакты замкнутся, и теплоноситель не будет подаваться в змеевик накопительного оборудования.

Использование трехходового клапана

Такая система будет практичной, если горячая вода потребляется в больших количествах, при монтаже всех составляющих создается два контура. За отопление помещений отвечает основная разводка труб, а дополнительная относится к нагреву резервуара с жидкостью для использования в бытовых целях.

Трехходовой клапан нужен для эффективного распределения теплоносителя между двумя контурами, он полностью автоматизирован и срабатывает, когда вода в накопителе опустится до заранее установленного значения.

Гидравлическая стрелка

Такая система предполагает наличие специальных распределителей между разными потоками, которые будут создавать нужное равновесие теплоносителя. Я часто замечал такие конструкции в домах, где необходимо подавать горячую воду напрямую из котла по разным направлениям.

Благодаря чему устраняются резкие перепады в давлении независимо от ответвлений, коллектор с гидравлическим модулем функционирует максимально стабильно.

Применение рециркуляции

Эта схема будет незаменима, кода необходимо организовать быструю подачу нагретой воды из котла за счет закольцованной магистрали. Постоянный поток благодаря насосу циркулирует по системе, чтобы реализовать задуманное, потребуются дополнительные узлы, я выделю их отдельно:

  1. Обратный клапан.
  2. Отводчик воздуха с автоматизированной системой.
  3. Предохранитель.
  4. Расширительный бачок.

Хочу дать действительно важный совет, чтобы увеличить производительность до максимума и получать хорошую мощность при пониженных затратах нагрева жидкости необходимо правильно подключить бойлер к котлу, брать во внимание нужно все компоненты и узлы. Этот нюанс будет важен независимо от схемы, которая используется для подключения оборудования

Убедиться в удачном подсоединении можно достаточно легко, необходимо лишь провести ряд проверок, направленных на работоспособность устройств, нагреть жидкость в емкости. Потраченное время на процесс свидетельствует о многом, этот показатель стоит измерять, пока вода не нагреется до нужной температуры.

Когда подключение электрокотла и бойлера косвенного нагрева выполнено максимально правильно, то водонагреватель продемонстрирует хорошую производительность. В противном случае нужно перепроверить схему и устранить все недочеты.

Расчёт мощности и выбор оборудования

Первоначально, чтобы выбрать схему БКНсР и подобрать оборудование требуется выполнить расчет тепловой нагрузки на ГВС для конкретного потребителя. Неправильный выбранный метод подключения приведет к неэффективности системы рециркуляции ГВС или поломки основного и насосного оборудования.

Как выбрать бойлер

Например, чтобы выполнить расчет, для семьи из 4-х человек берут нормы горячей воды по СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий».

Несложные расчеты показывают, что на мытье посуды потребуется 336 л/неделю, душ- 1280 л/неделю, на мелкие действия еще 280 л/неделю, итого 2856 л/неделю или 17л/час.

Формула для определения мощности:

17х0.0375=0.637кВт

Расчетные параметры нагревателя:

  1. Минимальный объем водопотребления 1.5 л/мин.
  2. Объём емкости — более 100 л.
  3. Время нагрева воды до 2-х часов.
  4. Материал теплоизоляции пенополиуретан либо минвата.
  5. Элементы защиты: клапаны, датчики температуры и давления и предохранители.
  6. Срок службы — от 10 до 12 лет.

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

По всем характеристикам БКН подходит для того, чтобы его применять в паре с газовым котлом. Более того, это является одним из лучших решений для оборудования системы подготовки горячей воды для частного дома с большим количеством проживающих.

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

Виды устройств косвенного нагрева

Существует две разновидности приборов косвенного нагрева: с встроенным управлением и без него. Устройства, оборудованные встроенным управлением, подсоединяются к отопительной системе, которая работает от котлов, не имеющих управления. Такие агрегаты оборудованы встроенным датчиком температуры, собственным управлением, которое служит для включения или отключения подачи в змеевик горячей воды.

Во время монтажа подобного агрегата, все что потребуется – присоединить на необходимые входы обратку и подачу от отопления, ввести подачу холодного потока, а к верхнему выходу подсоединить гребенку раздачи горячей жидкости. Вот в принципе и все, после заполнения бака водой можно приступать к ее нагреву.

Стандартные бойлеры косвенного нагрева, как правило, работают с автоматизированными котлами. При монтаже нужно в определенное место смонтировать датчик температуры. И связать его с определенным входом котла. После чего делается обвязка бойлера косвенного нагрева согласно определенной схеме. Агрегат можно подсоединить к энергонезависимому котлу, но для подобного необходимы особые схемы.

Следует помнить, что в подобном устройстве воду можно нагревать немного ниже температуры теплоносителя, который циркулирует в змеевике. Таким образом, если котел функционирует в низкотемпературном режиме и максимальная температура, которую он выдает, составляет +40оС, то вода в баке будет нагреваться максимум до этой температуры. Выше данной температуры нагреть воду не получится.

Для того чтобы обойти данное ограничение существуют комбинированные водонагреватели. Они оборудованы встроенным ТЭНом и змеевиком. Задача основного нагрева отводится змеевику, ТЭН служит только для того чтобы довести температуру до заданного значения. Кроме того такие системы отлично сочетаются с котлами, которые функционируют на твердом топливе, в этом случае температура воды не будет падать даже тогда, когда топливо полностью прогорело.

Для такого водонагревателя подходит любой источник горячего водоснабжения. Для данных целей можно использовать любой твердотопливный водогрейный котел, работающий на дровах, угле, пеллетах, брикетах. Также можно своими руками подключить к электрическому, газовому либо котлу на жидком топливе.

Существуют модели, у которых есть собственное управление, в этом случае их монтаж и обвязка более просты. В том случае, когда более простая схема, необходимо продумать систему регулировки температуры и переключение котла на обогрев воды с обогрева батарей отопления.

Монтаж бойлера косвенного нагрева может быть осуществлена, как на полу, так и методом навешивания на стену. У настенных вариантов емкость не должна превышать объем 200 литров, а вот напольные модели могут иметь объем вплоть до 1500 литров. В обоих случаях есть как горизонтальные, так и вертикальные модели. Чтобы установить настенную модель, необходимо стандартное крепление – кронштейны, они устанавливаются на дюбеля соответствующего типа.

Если же говорить о формах, то наиболее распространенной является цилиндр. Почти у всех моделей рабочие выводы сделаны сзади. Благодаря такому расположению упрощается монтаж устройства, а также сохраняется более элегантный внешний вид. Лицевая часть панели имеет место для монтажа датчика температуры либо термореле, а у некоторых моделей есть также возможность для монтажа ТЭНа, который будет служить для догрева воды при недостаточной мощности отопления.

Водонагреватель или двухконтурный котел?

Подогрев воды обычно выполняют двумя вариантами с использованием одкноконтурного и двухконтурного котлоагрегата. В первом варианте схема предполагает использование внешнего бойлера косвенного нагрева (БКН).

До выбора схемы автономного теплоснабжения, собственнику необходимо выбрать вариант подготовки ГВС, это очень важно поскольку влияет на выбор всего комплекса теплоэнергетического оборудования. Двухконтурный котел, работающий на газе – это самый простой и недорогой в монтаже вариант теплоснабжения дома

Он функционирует в полностью автоматизированном режиме, на 2 контура: отопление и горячее водоснабжение

Двухконтурный котел, работающий на газе – это самый простой и недорогой в монтаже вариант теплоснабжения дома. Он функционирует в полностью автоматизированном режиме, на 2 контура: отопление и горячее водоснабжение.

В торговой сети можно найти модели двухконтурных котлов с общим теплообменным аппаратом, в котором теплоноситель переключается между контурами или с раздельными поверхностями нагрева. Оба варианта работают с приоритетом по ГВС, то есть при открытии крана на смесителе, теплоноситель переключается на контур ГВС.

Нагрев водопроводной воды в двухконтурном котлоагрегате происходит по принципу газовой колонки, а тип нагрева является скоростным, то есть без накопления объема горячей воды.

Схема одноконтурного котла с бойлером, несмотря на свою высокую стоимость способна обеспечить услугами отопления большие дома с площадью более 200 м2 и количеством водопользователей более 5 человек.

Баки-аккумуляторы в конструкции косвенного нагрева могут иметь до 5000 литров. Их выбор зависит от резерва мощности газового котла.

Эта схема относится к энергоэффективной, имеет большой резерв для модификации, например, она, легко может быть оснащена ТЭНами для резервного нагрева и способна работать в ночное время по дешевому тарифу или получая энергию от бытовой солнечной электростанции.

Она особенно эффективно работает с конденсационными котлами, дополнительно получающих тепло на нагрев ГВС за счет процесса конденсации в дымовых газах, тем самым поднимая КПД практически до 100 %

Поэтому те пользователи, которым нужны большие объемы ГВС и эффективный автономный источник теплоснабжения в доме выбирают схему с бойлером БКН.

Схемы подключения водонагревателя к газовому котлу.

Теперь давайте перейдем к рассмотрению схемы подключения водонагревателя к контуру ГВС котла. Итак, смотрим ниже на рисунок:

Из рисунка видно, что накопительный водонагреватель замыкается отдельно на котел и на потребителей. Разделение делается при помощи двух трехходовых клапанов с сервоприводами. Переключение сервоприводов и включение циркуляционного насоса осуществляет некий прибор под названием «схема управления питанием». Подключается этот прибор к термостату водонагревателя. Стандартных решений тут нет и придется этот прибор изобретать с нуля.

Для сравнения приведу вам еще одну схему из технического документа:

В этой схеме нет трехходовых клапанов и нет схемы управления питанием. Питание циркуляционного насоса заводится непосредственно через термостат водонагревателя. Делается это согласно следующей схеме:

Верхняя схема имеет одну важную особенность — водонагреватель там имеет три патрубка подсоединения. Это нестандартный вариант для электрических водонагревателей, но у бойлеров косвенного нагрева имеются вход и выход рециркуляции, через которые вполне возможно организовать подобную схему подключения. Ну а для обычных электрических водогреек опять придется что-то изобретать. Иногда, такой «колхоз» отнимает много времени, сил и денег.

Теперь давайте разберемся в том, как циркулирует вода в верхней схеме. Для этого я приведу еще два рисунка:

На верхних рисунках стрелками указано направление циркуляции воды в каждом режиме работы. В данной схеме нагрев и водоразбор могут происходить одновременно.

Зачем подключать водонагреватель к двухконтурному котлу?

Летом двухконтурный котел не работает на поддержании нужной температуры в помещениях. Его переключают в специальный «летний» режим, в котором работает только горячее водоснабжение. При появлении протока через теплообменник включается горелка. Часто при этом раздается характерный хлопок из-за возгорания газа в камере сгорания. Слушать целый день эти хлопки удовольствие ниже среднего, да и для котла это лишнее напряжение. Для решения этой проблемы и была придумана схема подключения накопительного водонагревателя к контуру горячего водоснабжения котла. Накопительный водонагреватель выступает в роли аккумулятора, в котором накапливается горячая вода.

Схемы обвязки БКН с одноконтурным котлом

Существуют различные схемы обвязки одноконтурного котла с бойлером косвенного нагрева, наиболее распространённые: подключение корпуса напрямую и с автоматикой регулирования.

В обоих случаях при монтаже котельного оборудования важно исполнить все требования по безопасной эксплуатации, установленных не только заводом-изготовителем, но и государственными нормами

Подключение напрямую БКН со схемой отопления

Эта самая простая схема обвязки одноконтурного котла  с бойлером, специалисты ее считают малоэффективной, особенно если котлоагрегат работает на входе с теплоносителем температурой до 60 С. В этом варианте БКН включается во внутридомовую систему отопления, последовательно либо параллельно по отношению к отопительным радиаторам.

К БКН выполняют подвод исходной воды и выход горячей в домовую систему ГВС к смесителям. Холодная вода поступает в бак-аккумулятор, в которой расположен нержавеющий или медный змеевик, по которому циркулирует нагретая котловая вода, тем самым повышая температуру воды в емкости.

Уровень управления в такой схеме ручной, за счет открытия/закрытия подачи теплоносителя в контуре с применением запорно-регулирующей арматуры.

Схема с термостатом и автоматикой

Понятно, что ручным методом управления тепловым процессом невозможно достичь ни качественного нагрева, ни эффективности работы котла с бойлером косвенного нагрева. В реальности все время будут существовать ситуации, когда вода будет либо перегретой, либо холодной.

Поэтому пользователи используют простой принцип регулирования в схеме работы бойлера с отопительным котлом за счет интегрирования в систему трехходового клапана и термодатчика.

При достижении установленного температурного режима 55 — 65 С, термостат дает команду на трехходовой клапан, который соответственно переключает греющий котловой теплоноситель с нагрева воды в баке на контур отопления.

Обвязка при увеличенной температуре теплоносителя

Водонагреватель такой модификации относится к водонагревателям емкостного типа, то есть нагрев воды происходит в течение определенного времени от 2 до 8 часов, в зависимости от температуры теплоносителя, скорости циркуляции и площади нагрева внутреннего змеевика.

Понятно, чем выше нагрета горячая вода на выходе из котла отопления, например, 90-95 С, тем быстрее жидкость в баке нагреется до 65 С, а значит теплоноситель вернется в схему отопления, температура в которой не успеет охладиться ниже 65 С и значить в помещении будет поддерживаться необходимые условия проживания.

Эта схема в принципе ничем не отличается от предыдущей, кроме параметров настройки температурных режимов. Для того чтобы его настроить одновременно в двух контурах нагрева отопления/БКН, устанавливают 2 комплекта терморегуляторов и трехходовых клапанов, на каждый контур в отдельности. Настройка температурного режима в котле выполняется на температуру 95-90 С, а в БКН- 55-65 С.