Бойлер косвенного нагрева – устройство и принцип работы

Бойлер косвенного нагрева

Бойлер косвенного нагрева (БКН) – тепловое емкостное устройство, предназначенное для производства и хранения запаса горячей воды. В своей работе БКН реализует принцип контролируемого отбора теплоты от теплогенератора и использования ее для реализации нужд ГВС. БКН имеют различные конструктивные характеристики, способы и схемы подключения, общий алгоритм работы.

Устройство бойлера косвенного нагрева

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 змеевик бойлера
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.

Принцип работы БКН

Настенный бойлер косвенного нагрева

Алгоритм работы бойлеров основан на нагреве воды, поступающей из системы ХВС, теплоносителем от различных источников теплоты. В зависимости от устройства нагревательных элементов (змеевик или встроенная емкость) циркуляция теплоносителя имеет разные алгоритмы.

В случае нагрева воды змеевиком подача теплоносителя производится в его верхний патрубок, отвод – с нижнего патрубка. Эта схема оптимально реализует процесс теплоотдачи – сначала тепло отдается более горячим верхним слоям воды, затем частично остывший теплоноситель нагревает нижние, холодные слои воды.

В случае встроенной емкости алгоритм циркуляции имеет другой характер. Нагреваемая вода находится во встроенном резервуаре, он омывается теплоносителем по направлению сверху-вниз, бак находится как бы в горячей водяной «рубашке». Поверхность теплообмена в этом случае больше, чем в случае со спиральным змеевиком, скорость нагрева выше.

Производительность БКН зависит от тепловой мощности теплообменника, площади теплопередачи. Чем больше поверхность теплообмена змеевика или встроенного бака – тем больше производительность агрегата по горячей воде.

Немаловажным фактором является расположение бойлера – его рекомендуется размещать максимально близко к источнику тепла. В этом случае теплоноситель преодолевает путь с наименьшим гидравлическим сопротивлением, тепловые потери имеют минимальное значение.

Для повышения комфорта при использовании горячей воды многие модификации БКН оснащаются контуром рециркуляции. К патрубку бака подключается циркуляционный насос малой мощности, он обеспечивает постоянное движение горячей воды по кольцевой схеме. При открытии смесителя в любой зоне системы присутствует горячая вода, не требуется сливать ее для достижения нужной температуры.

Для экономии электроэнергии насос рециркуляции может оборудоваться таймером включения. В этом случае задается режим включения в утренние часы – за 1-2 часа до начала потребления. Контур прогревается за это время, не требуется круглосуточная работа насоса.

Бойлеры косвенного нагрева подключаются к различным тепловым источникам, в разные системы отопления – открытую и закрытую, обычно имеют приоритет перед отоплением. Более подробно схемы подключения оборудования рассмотрены в отдельной статье.

Достоинства и недостатки, выбор БКН

Бойлер косвенного нагрева со спиральным теплообменником

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.