Принцип работы бойлера косвенного нагрева и пример его изготовления своими руками

Устройство бойлера косвенного нагрева

В состав конструкции бойлера входят следующие основные элементы:

1. Емкость;
2. Змеевик или встроенная емкость;
3. Слой тепловой изоляции;
4. Наружный кожух;
5. Штуцеры (патрубки) для подключения;
6. Магниевый анод;
7. ТЭН (не всегда);
8. Термодатчик;
9. Система управления температурой;

Емкости для бойлеров обычно имеют цилиндрическую форму, реже – прямоугольную. Производятся они из углеродистой (обычной) или высоколегированной (нержавеющей) стали. В случае использования обычных марок стали внутренняя поверхность емкости покрывается слоем специальной эмали или стеклокерамики, во всех случаях устанавливается магниевый (или титановый) анод.

Магниевый анод является расходным материалом, по мере использования требуется его регулярная замена. Скорость коррозии материала основного резервуара благодаря аноду снижается в несколько раз.

Основной модификацией БКН является емкость со встроенным спиральным змеевиком, при больших объемах устройство может быть оборудовано несколькими змеевиками, причем подключаться они могут к различным теплогенерирующим источникам – котлу, тепловому насосу, солнечному коллектору.

Спиральный теплообменник бойлера из нержавеющей стали

Материалом змеевика обычно служит медь, реже – обычная или нержавеющая сталь. Концы змеевика оборудуются резьбами для подключения запорной арматуры и трубопроводов.

Вторая разновидность бойлеров КН – агрегаты со встроенной емкостью. Емкость также имеет слои защитного покрытия или производится из нержавеющей стали, оборудована патрубками, выходящими за пределы основной емкости.

Для снижения тепловых потерь емкость качественно утепляется – для этого используется полиуретан и другие материалы тепловой изоляции. Изолированная емкость заключена в декоративно-защитный кожух – он выполняется из стали или высокопрочного пластика.

Многие модели БКН оборудуются съемными ТЭНами. Они предназначены для повышения производительности бойлера или выполняют роль основного нагревательного элемента (в теплое время года, в отсутствии отопления).

Емкости оборудуются люками для внутреннего осмотра и чистки оборудования. Агрегаты со встроенными резервуарами оснащаются системами самоочистки и люков обычно не имеют.

Вместимость БКН варьируется от 50 до 1500 литров. По способу размещения устройства делят на 2 вида:

1. Настенные – до 200 литров;
2. Напольные.

Отдельная разновидность БКН – встроенные. Они размещаются непосредственно в одном корпусе с котлом, управляются его системой автоматики. Встроенные нагреватели имеют ограничения по объему – это вызвано наличием общих габаритных характеристик с котлом.

Следует отметить, что настенное размещение подразумевает наличие капитальной стены или сооружения усиливающих конструкций. По ориентации бака бойлеры делятся на вертикальные и горизонтальные.

Основным управляющим элементом БКН является термодатчик, он устанавливается в средней зоне емкости в специальную гильзу. Системой управления задается необходимая температура горячей воды, датчик при изменении (нагреве или охлаждении) температуры воды подает соответствующие команды на выключение исполнительных устройств – насоса или трехходового клапана.

В верхней части бойлера имеется патрубок для подключения воздухоотводчика или группы безопасности. Чаще всего здесь устанавливается группа безопасности, при этом давление срабатывания предохранительно клапана составляет 6,0 кгс/см2. Кроме ГБ, в обвязку БКН обязательно интегрируется расширительный бак мембранного типа – объем его подбирается из расчета 10 % от вместимости бойлера.

В нижней части БКН имеется резьбовой штуцер для слива воды с устройства. Подача холодной воды осуществляется в нижнюю часть устройства, отбор горячей воды – из верхней части. Большинство моделей БКН оснащаются патрубком для организации контура рециркуляции, он располагается в средней части устройства.

Разработка проекта

Бойлер БКН выполняется по проекту, который базируется на исполнительных чертежах. Их изготавливают самостоятельно, берут в интернете по нужному объему бака и температуре теплоносителя или заимствуют у пользователей, которые успешно установили и эксплуатируют нужного объема БКН. В проекте выполняют тепловые и гидравлические расчеты и определяют спецификацию необходимого оборудования.

Основные расчетные параметры БКН:

• часовой объем водопотребления ГВС, м3;
• расположение змеевика;
• конфигурация змеевика;
• площадь нагрева змеевика.

Кроме того подготавливается раздел «автоматизация», который предусматривает аварийное отключение БКН и автоматическое поддержание рабочей температуры ГВС в бойлере.

Выбирая параметры бака и змеевика, не стоит увлекаться большими габаритами конструкции, поскольку это приведет к снижению общей эффективности установки из-за повышения тепловых потерь.

Расчет объема изготавливаемого бойлера

В том случае, когда котел уже установлен в частном доме и рассчитан для отопления, расчет объема бака нужно производить исходя из максимальной работы котла на отопление и остающегося резерва мощности на услугу ГВС. Если этот баланс будет нарушен, то система станет работать с недогревом как в системе отопления, так и ГВС.

Например, бойлер косвенного нагрева Термекс 80, с объемом 80 литров, потребует резерва мощности котла равного 14,6 кВт при температуре котловой воды не ниже 80 С.

Нагрузка на ГВС определяется по объему водопользования, практическое соотношение между объемом бака БНК и тепловой нагрузкой на ГВС:

• 100 л — 16 кВт;
• 140 л — 23 кВт;
• 200 л — 33 кВт.

С целью проведения более точных расчетов применяют формулу, которая базируется на тепловом балансе:

Vбкн= = Р х.в (tк — tх.в): (tбкн — tх.в).

Где:

• Vбкн — расчетная емкость бака косвенного нагрева;
• Р х.в — часовой расход ГВС;
• tк — температура котловой греющей воды от первичного внешнего источника нагрева, обычно 90 С;
• tх.в. — температура ХВС в трубопроводе, летом принимается 10 С, зимой 5 С ;
• t бкн — температура воды, нагретой БКН, задается пользователем от 55 до 65 С.

Из какого материала сделать емкость

Емкость для БКН обычно выбирают из доступных материалов, обычно ее изготавливают самостоятельно из листовой стали, крупногабаритных труб либо используют отработанные баллоны сжиженного газа.

Листовая сталь

В этом случае особого выбора у мастеров нет. Выбирая материал для бака нужно исходить из его долговечности и прочности, поскольку он функционирует в высокой коррозионной среде и под давлением.

В мире лучшими бойлерами косвенного нагрева, представленные европейскими изготовителями, считаются устройства со стеклокерамическим покрытием. Емкости из нержавеющей стали хотя и являются более долговечными менее популярны из-за своей высокой стоимости. Кроме того имеются бюджетные БКН с защитным слоем из эмали, но они обладают самым малым периодом эксплуатации.

Расчет размера змеевика

Расчет площади нагрева является базовым для создания БНК нужной тепловой мощности. Его определяют по длине трубки в соответствии с формулой:

l = Р/n*d*DT

В этой формуле:

• Р — мощность теплообменника, принимают из расчета 1,5 кВт на каждые 10 л объема бака;
• d — диаметр змеевика, обычно 0,01 м;
• n- число пи;
• l — расчетная длина трубки змеевика, м;
• DТ — разность температур на входе 10 С и выходе 65 С. Как правило, ее принимают 55 С.

Из какого материала сделать теплообменник

Для выполнения водонагревателя БКН в форме змеевика, берут медную/латунную трубку Д от 10 до 20 мм. Ее закручивают спиралью и оставляют межвитковый зазор в 2-5 мм. Зазор выполняют с целью обеспечения компенсации температурного расширения трубы.

При этом варианте спирали образуется хороший контакт теплоносителя с трубной поверхностью нагрева. В торговой сети можно найти уже готовые медные спирали, которые изначально могут быть выпущены для технологического оборудования

Это не столь важно, если размеры змеевика соответствуют необходимым расчетам

Схема подключения

Подключение бойлера косвенного нагрева к одноконтурному котлу любого типа выполняется по одним и тем же схемам: приоритетом или без. В первом случае теплоноситель при необходимости изменяет направление движения и прекращает отапливать дом, а вся энергия котла направляется на обогрев. Этот метод позволяет быстро нагревать большой объем воды.

При этом отопление дома приостанавливается. Но бойлер, в отличие от двухконтурного котла, нагревает воду на короткое время и помещения не успевают остыть.

Особенности подключения бойлера косвенного нагрева зависят от материала труб:

• полипропилен;
• металлопластик;
• сталь.

Проще всего подключить оборудование к коммуникациям из полипропилена, не зашитым в стены. В этом случае мастеру предстоит разрезать трубу, установить тройники, с помощью муфт подключить трубы, идущие к бойлеру.

Для подключения к скрытым полипропиленовым коммуникациям необходимо дополнительно установить патрубки, идущие к трубам в стенах.

Технологии скрытого монтажа металлопластикового водопровода не существует, поэтому подключение будет идентично подключению полипропиленовых открытых коммуникаций.

Правильно установленный бойлер косвенного нагреваИсточник www.o-vannoy.ru

Подключение бойлера в видео:

При установке водонагревателя необходимо в первую очередь правильно выбрать место расположения в соответствии с требованиями:

• Быстрый доступ к соединительным звеньям водопровода для быстрого выполнения ремонтных работ.
• Близость коммуникаций.
• Наличие прочной несущей стены для крепления настенных моделей. При этом расстояние от крепежей до потолка должно составлять 15–20 см.

Варианты размещения водонагревателяИсточник legkovmeste.ru

Когда место для оборудования найдено, необходимо выбрать схему обвязки бойлера. Большой популярностью пользуется подключение с помощью трехходового клапана. Схема позволяет параллельно подключить несколько источников тепла к одному водонагревателю.

При таком подключении легко регулировать температуру воды в бойлере. Для этого устанавливаются датчики. При охлаждении жидкости в баке они подают сигнал на трехходовой клапан, который перекрывает подачу теплоносителя в систему отопления и направляет его в котел. После нагревания воды клапан вновь срабатывает, возобновляя отопление дома.

При подключении далеко расположенных точек забора воды необходимо сделать рециркуляцию. Это поможет поддерживать высокую температуру жидкости в трубах. При открывании кранов люди будут сразу получать горячую воду.

Подключение бойлера с рециркуляциейИсточник yandex.net

Подключение с рециркуляцией в этом видео:

Возможные ошибки

При подключении бойлера косвенного нагрева люди совершают несколько распространенных ошибок:

• Главная ошибка – это неправильное размещение водонагревателя в доме. Установленный вдали от источника тепла аппарат требует прокладки труб до него. Это приводит к увеличению затрат. При этом в трубопроводе остывает теплоноситель, идущий к бойлеру.
• Неправильное подключение выпуска холодной воды снижает эффективность прибора. Оптимально расположить ввод теплоносителя в верхней части прибора, а выход – в нижней.

Чтобы увеличить срок эксплуатации системы, необходимо правильно выполнить подключение и после этого выполнять периодическое обслуживание оборудования

Важно чистить насос и поддерживать его работоспособность.. Вариант правильного размещения и подключения водонагревателяИсточник opt-953360.ssl.1c-bitrix-cdn.ru

Вариант правильного размещения и подключения водонагревателяИсточник opt-953360.ssl.1c-bitrix-cdn.ru

Коротко о главном

Бойлер косвенного нагрева – это экономичный способ организовать дома систему горячего водоснабжения. Оборудование использует для обогрева энергию отопительного котла, это не приводит к дополнительным тратам.

Водонагреватель – это долговечное оборудование, поэтому следует выбирать качественную установку. Лучше всего себя показали баки из нержавеющей стали с латунным змеевиком. Они быстро нагревают воду и не боятся коррозии.

Подключение бойлера к газовому котлу

Для правильного функционирования бойлера с газовым котлом в его составе есть датчик температуры. Чтобы они работали совместно подключают трёхходовой клапан. Клапан регулирует поток между главным контуром и контуром ГВС.

К одноконторному газовому котлу

Для такого соединения применяют обвязку с двумя насосами. Именно она способна прийти на замену схеме с трехходовым датчиком. Главное – разделить потоки теплоносителя. В таком случае правильнее будет сказать о синхронной работе двух контуров.

К двухконтурному газовому котлу

Основным в этой схеме подключения станут два магнитных клапана. Суть такая – бойлер используется, как буфер. Холодная вода поступает из водопроводной сети. Клапан для входа ГВС перекрыт. Если его открыть, то вначале будет поступать вода из буфера, которым является бойлер. В буфере находится нагретая вода, потребление которой регулируется вместимостью бойлера и установленной температурой.

Достоинства и недостатки, выбор БКН

Бойлеры косвенного нагрева обладают рядом следующих достоинств:

1. Наличие запаса горячей воды;
2. Не требуют получения разрешения на установку (в отличие от газового бойлера);
3. Простота устройства и эксплуатации;
4. Возможность использования разных источников тепла;
5. Возможность самостоятельного изготовления (при наличии оборудования и навыков);
6. Качественное обеспечение горячей водой в любой точке водоразбора (в случае наличия контура рециркуляции).

Оборудование имеет мало недостатков, но все же они имеются:

1. Крупные габаритные размеры и вес вместительных моделей;
2. Зависимость от наличия электроэнергии;
3. На первоначальный нагрев воды требуется определенное время, при этом мощность, отпускаемая на систему отопления, значительно уменьшается.

В случае наличия собственного котла БКН однозначно считается лучшим решением для обеспечения нужд ГВС. Не требуется приобретать водонагреватели, имеющие более сложную конструкцию, требующие выполнения условий для установки, наличия иных энергоресурсов – газа или электричества. По сравнению с большинством водонагревательного оборудования бойлеры косвенного нагрева по уровню и качеству снабжения горячей водой считаются лучшими.

Выбор модели БКН зависит от следующих факторов:

1. Интенсивность потребления горячей воды;
2. Материалы изготовления;
3. Возможность интеграции с теплогенераторами;
4. Репутация производителя;
5. Стоимость.

Главный критерий выбора – объем и частота потребления воды. Объем бака БКН обычно определяют по средним показателям потребления горячей воды:

Количество человек	Объем бака БКН, литров	Прим.
1	2	3
1	50
2	50 — 80
3	80 — 100
4	100 и более
5 и больше	120 – 150 и больше

Важный технический показатель — мощность теплообменника. От него зависит скорость нагрева воды. Рекомендуемая величина — не менее 70 – 80% от номинальной мощности теплогенератора. При меньших значениях продолжительность первоначального нагрева увеличивается, это негативно сказывается на работе системы отопления.

Длительность службы оборудования напрямую зависит от качества материалов изготовления. Рекомендуется приобретать бойлеры, изготовленные из материалов, мало подверженных коррозии или с максимальной защитой от нее. Коррозия является основным негативным процессом, влияющим на целостность оборудования.

Также следует обратить внимание на возможность интеграции (взаимной работы) бойлера и котла различных производителей. Такая возможность имеется не всегда – для совместной работы может потребоваться приобретение дополнительной автоматики и усложнение схемы.. Немаловажный фактор – репутация производителя и стоимость устройства

Вопрос цены зависит от финансовых возможностей покупателя. Что касается производителя – рекомендуется приобретать агрегаты зарекомендовавших себя брендов. БКН имеют приличную стоимость – поэтому приобрести изделие низкого качества было бы нерационально

Немаловажный фактор – репутация производителя и стоимость устройства. Вопрос цены зависит от финансовых возможностей покупателя. Что касается производителя – рекомендуется приобретать агрегаты зарекомендовавших себя брендов. БКН имеют приличную стоимость – поэтому приобрести изделие низкого качества было бы нерационально.

(Просмотров 791 , 1 сегодня)

Рекомендуем прочитать:

Эксплуатация системы отопления

Водяные конвекторы: виды, устройство, принцип работы

Водяные теплые полы

Какой радиатор лучше для отопления

Алюминиевые радиаторы отопления

Система отопления теплый пол

Оптимальный рабочий режим электрического бойлера

Выставлять температурный режим до минимально допустимого крайне не рекомендуется по следующим причинам:

• Снижение КПД водонагревательного оборудования;
• Температура жидкости 30-40⁰ С – идеальная среда для образования, размножения бактерий, плесневого грибка, которые непременно попадают в воду;
• Увеличивается скорость образования накипи.

Данные приборы часто оснащаются опцией экономного режима, обозначенного буквой Е. Данный режим работы означает нагрев жидкости внутри емкостного резервуара до температуры +55⁰ С, что позволяет продлить срок использования до технического обслуживания. То есть при данном температурном режиме медленнее всего образуется накипь, соответственно реже приходится проводить очистку ТЭНа. К экономии электроэнергии это не относится.

Водонагреватели накопительные

По принципу работы и строению они напоминают электрические типы водонагревателей. Наружный металлический корпус, внутренний бак также имеет защитное покрытие, только в качестве источника энергии выступает газовая горелка. Такое оборудование предусматривает работу на сжиженном или магистральном газе, в том числе и на слабом потоке, не требует подключения к электрической сети.

Стоит отметить, что этот вид пользуется меньшей популярностью, чем его электрический конкурент. Это обусловлено большой ценой, большим габаритам и возможностью установки не во всех домах. Но, по утверждению специалистов, высокая цена такого оборудования окупится во время его эксплуатации, поскольку газ, как источник энергии, значительно экономнее электричества.

В зависимости от особенностей строения такое оборудование подразделяется на два вида:

• с закрытой камерой сгорания;
• с открытой камерой сгорания.

Так же как и электрические бойлеры, они могут быть:

• настенными — объемом от 10 до 100 литров (например, модели Ariston серии SGA);
• напольными — от 120 и более литров (как модели Ariston серии NHRE).

Газовая конструкция также предусматривает систему управления с выбором температурного режима, оснащена терморегулятором для поддержания необходимой температуры, показывает, сколько горячей воды осталось в резервуаре. Такое оборудование должно быть обязательно оснащено системой безопасности.

Но тут вступают в действие ограничения пропускной способности электросети. Уже для водонагревателя мощностью 8 кВт, сечение медного провода должно быть 4 мм, а для алюминиевого, с таким же сечением максимальная нагрузка 6 кВт.

При этом, в больших городах сетевое напряжение практически всегда 220V. В деревнях, небольших посёлках или дачных массивах, оно часто опускается гораздо ниже. А именно там и требуется водонагреватель.

Делаем бойлер своими руками

Водонагреватели с косвенным нагревом могут иметь самую различную конструкцию и конфигурацию. Главное они должны быть выполнены точно по расчетам, с использованием высококачественных материалов и в соответствии с установленной технологией обработки, для того чтобы получить изделие, способное работать в условиях высоких температур и под давлением. Процесс производства разбит на несколько важных этапов.

Подготовка бойлерной емкости

Выбирая конструкцию бака, нужно обратить внимание, как будет заводиться в корпус змеевик. Если в корпусе имеется монтажная крышка, то проблем для мастера с обвязкой теплообменника не будет

В том случае когда емкость целостная, то потребуется выполнить крышку самостоятельно, отрезав верхнюю часть и закрепить ее на болтовом соединении по всей длине окружности с предварительной установкой резиновой прокладки. Самым удобным вариантом для монтажа считается конструкция, которая имеет две крышки — верхнюю и нижнюю.

Далее на корпусе высверливают два отверстия для концевых участков змеевика. Диаметр отверстий обязан согласоваться с диаметром резьбы фитингов плюс 1-2 мм. Фитинги пропускают в технологические отверстия, с предварительной установкой уплотнительных колец.

Дальше с наружной стороны корпуса поворачивают встречные фитинги и сильно затягивают их. Такое соединение дает устойчивость конструкции змеевика, которую дополнительно усиливают опорами внутри корпуса, чтобы предотвратить вибрацию и шум во время циркуляции теплообменника.

В корпусе емкости запрессовывают патрубки для входа/выхода нагреваемой среды и линии дренажа, на которых устанавливается запорно-предохранительная арматура. На корпусе определяют место врезки для стрелочного термометра.

Изготовление и обработка змеевика

Сделать теплообменную спираль собственными силами опытному мастеру не сложно. В данном способе главное условие — произвести высококачественную намотку.

Выполнять ее желательно из труб, обладающих хорошей теплопередачей и антикоррозионными свойствами: медь и нержавеющая сталь. Хотя последний вариант трудно согнуть и придать нужную форму.

Готовый змеевик

Преимущественной для этих целей является медная трубка, которая гнется без предварительного нагрева горелкой. Под намотку применяют барабан из нужного материала с меньшим диаметром рабочей емкости водонагревателя на 8-12%. После выполнения намотки, витки труб раздвигают между собой до 5 мм.

Изготовление и обвязка БКН

Прежде всего самостоятельно изготовленный бойлер косвенного нагрева подсоединяют к внешнему источнику нагрева: трубы центральное отопление или в самостоятельный контур котлоагрегата автономного отопления.

Изготовленную спираль помещают внутрь корпуса и обвязывают с подающим теплоносителем. До того как закрыть корпус крышкой опрессовывают греющий контур. Для этого запускают циркуляцию теплоносителя путем открытия вентиля на подаче и обратке и внимательно осматривают змеевик на предмет утечек.

Схема обвязки БКН

Далее по схеме обвязывают конструкцию с линией ГВС через запорно-регулирующую арматуру. По схеме бак связывают с подачей холодной воды, выход ГВС с внутридомовым трубопроводом горячей воды идущем на смесители и дренажной линий, для слива воды при ремонте и обслуживании. На выходе из БНС монтируется термометр и манометр, чтобы можно было контролировать параметры нагретой воды.

Если бак имеет систему автоматического регулирования и защиты, устанавливают первичные датчики по температуре и давлению для защиты БКН от высоких параметров нагрева.

Теплоизоляция

Для того чтобы уменьшить тепловые потери от БКН и обеспечить его аккумулирующими тепловыми свойствами, выполняют наружную теплоизоляцию конструкции.

Теплоизолятор фиксируют с применением монтажного клея, стяжки проволокой либо иным образом. Имеет большое значение, чтобы корпус был защищен полностью, так как от качества термоизоляции будет зависеть КПД работы системы, и как долго бак сможет сохранять горячую воду.

Очень часто на практике термоизоляцию выполняют с применением второго бака большего диаметра, в который вставляется рабочая емкость, а пространство между ними заполняют утеплителем.

Как вам статья?