Расчет бойлера косвенного нагрева к котлу: Расчет бойлера косвенного нагрева — калькулятор

Расчет бойлера косвенного нагрева — калькулятор

Поскольку речь идет о расчете, значит потребуются цифры исходных данных. Каждый человек по-разному расходует воду. Одним достаточно пробыть в душе 5 минут, а другие каждый день два раза в ванне плавают.

Если Вы решили приобрести бойлер и выбираете тип и модель прежде всего изучите свои потребности. Хотя бы замеряйте время купания и мойки посуды.  Подсчитаем, сколько нужно горячей воды, какой для этого нужен объем бойлера и его мощность. Сколько и чего он возьмет у котла и что для этого потребуется котлу.

Бойлера косвенного нагрева

Величины

Мы потребляем воду литрами, а ее температуру измеряем градусами. Вода, для того чтобы нагреться, использует тепловую энергию в Джоулях из расчета своей массы в килограммах. Водонагреватель вырабатывает мощность в Ваттах, а КПД исчисляет процентами. Переведем эти единицы измерения в одну, понятную, плоскость.

• Согласно законам физики для того, чтобы повысить температуру 1 кг воды, что равно 1 л, на 1оС требуется 4,187 кДж тепловой энергии, что составляет 0,001 кВт/ч мощности нагревающего устройства. Вид, производитель и потери не учитываем. Кто бы не произвел нагреватель и в каких бы условиях этот механизм не находился воде всегда нужно именно столько энергии.
• Вода, поступающая в бойлер зимой (летом котел не работает), имеет температуру порядка 10о. Утепленные трубы подачи сократят разницу температур на входе и выходе бойлера и помогут экономить топливо.
• На панели управления аппаратом выставлена цифра 60о. Это означает что жидкость в агрегате будет нагрета до такой температуры. Следовательно, 60-10=50о. Настраивать большую величину разогрева не стоит. Такая нагрузка повлечет за собой повышенный износ оборудования.
• На эту величину требуется поднять температуру. Умножим найденную разницу в градусах на энергию нужную для получения каждого из них — 50*0,001=0,05 кВт/ч мощности потребуется бойлеру для такой работы.

Итак, для нагрева 1 л воды до 60о понадобится 0,05 кВт/ч мощности бойлера, а для повышения на 1о — 0,001 кВт/ч его усилий.

Горячая вода, которую мы берем из крана чтобы умыться или помыть посуду имеет температуру около 40о. Выше будет горячо, ниже прохладно. Чтобы расчет работы бойлера, не только косвенного нагрева, но и любого другого типа нагревателя был правильным нужно учесть, что мы смешиваем две воды, каждая из которых имеет свою температуру.

• Горячая вода — это тепловая энергия. Мы подсчитали, что 1о = 0,001 кВт/ч.
• Желаемая нами вода должна быть 40о, значит 40*0,001= 0,04 кВт.
• Холодная вода имеет 10о, значит 0,01 кВт/ч уже есть. Это составляет 25% от требуемого объема теплоты.
• Значит нужно добавить еще 75% температуры, что составит 0,05*75%=0,0375 кВт/ч.

Таким образом, 1 л искомой смеси (далее по тексту будем называть ее теплой водой) будет содержать 0,75 л полностью нагретой воды из нашего агрегата и 0,0375 кВт/ч его мощности.

Количество потребляемой мощности

Бойлер, подключение

Придя к решению о необходимости покупки и производя расчет объема бойлера косвенного нагрева, нужно подсчитать сколько теплой воды нужно для нормального существования. Представим семью из 4-х человек и осуществим среднесуточный анализ за неделю и пиковое (утро рабочего дня) исследование потребления горячей воды.

1. Еженедельный анализ

• Для того, чтобы помыть посуду потребуется около 5 литров теплой воды в минуту. Учитывается время полоскания, это около 5 минут. Два раза в день моем тарелки, получаем 50 л теплой воды ушло на кухонную утварь в сутки. Умножим на 7 дней итого 350 литров в неделю.
• Каждый человек 2-3 раза в неделю принимает ванну, расходуя при этом порядка 170 литров. 4*2,5=10*170=1700 литров за 7 дней.
• Еще 4-5 раз душ по 10 минут при расходе около 12 л/мин. 4,5*10*12=540 на одного члена семьи, соответственно на всех 2160 л в неделю.
• Мелкая гигиена (помыть руки, обувь, убрать в доме) — порядка 10 л в день на человека составит 280 л за исследуемый период.

Итого — 350+1700+2160+280=4490 литров в неделю. Добавим заходивших гостей и запас на всякий случай получим ориентировочную цифру около 5000 литров в неделю. Но бойлер считает в часах, нужно перевести в его единицы. 5000 / 7 / 24 = 30 литров в час теплой воды составляет средний расход семьи из 4-х человек.

Исходя из наших цифр соотношения температуры и мощности получаем необходимый средний расход мощности — 30*0,0375 = 1,125 кВт/час.

Пиковое потребление

Бойлера косвенного нагрева, схема

Исходя из вышеизложенного создается впечатление, что даже самого маленького нагревателя будет достаточно. Увы, в жизни не все так гладко. Производя расчет объема резервуара и необходимой мощности агрегата требуется учесть, что утром вся семья просыпается и собирается на работу или в школу примерно в одно время. Ждать, пока полностью нагреется вода в бойлере попросту некогда. Должно хватить запаса накопленной жидкости и подогрева проточной за время расходования ее потребителями.

• Согласно статистике, коммунальных служб утренний расход горячей воды составляет порядка 30%-40% от среднесуточной величины за 1,5 часа. Берется период с 7 ч 00 мин до 8 ч 30 мин. Возьмем среднюю цифру 35% и получим, что наша семья израсходует 5000 / 7 * 35% = 250 литров за 1,5 часа, что равно 170 литров в час теплой воды. Для такого количества нам понадобится 170 * 75% = порядка 130 литров горячей воды и 170 * 0,0375 = 6,5 кВт мощности водонагревателя.
• Но и это еще не все. По мере расходования полностью нагретой воды из бака в него будет добавляться холодная, которую нужно разогреть, а для этого требуется время.
• Средняя скорость подогрева в проточном режиме зависит от температуры теплоносителя и площади поверхности контура. Поскольку нагревающая жидкость поступает из котла ее температура будет постоянно порядка 70 — 75о, а теплообменник рассчитывается относительно объема резервуара и заявленной мощности устройства.
• Средние показатели приблизительно равны для устройств всех производителей и составляют для бойлера с нагрузкой контура теплообмена 10 кВт порядка 0,3 л/мин при заданной нами разнице температур 50о. За один час объем подогретой проточной воды составит 60 * 0,3 = 18 литров.

Таким образом расчет объема бойлера косвенного нагрева показывает, что для одного утра рабочего дня семье из 4-х человек потребуется аппарат мощностью не менее 10 кВт и оснащенный баком емкостью более 100 л. С увеличением возможностей контура теплообмена скорость нагрева будет увеличиваться пропорционально росту мощности, но и количество тепла, отобранного у котла, возрастет.

Расход теплоносителя

Поскольку тепловая энергия берется у отопительного устройства, значит ее меньше поступит в систему обогрева дома. Но на общей температуре в помещении скажется только средний расход, пиковые показатели краткосрочны и особого влияния на разогретую систему отопления не окажут.

• Мы подсчитали, что средний расход мощности составит 1,125 кВт в час. Но после утреннего и вечернего разбора горячей воды резервуар заполниться холодной жидкостью, агрегат ее разогреет и будет всю ночь или день поддерживать температуру.
• Значит следует учесть холостой расход тепла, как минимум на два полных цикла в день, что составит 200 * 0,0375 / 24 = порядка 0,3125 кВт/ч.

В итоге получаем результат, согласно которому для бесперебойного обеспечения семьи горячей водой котел отдаст порядка 1,125 + 0,3 = 1,5 кВт/ч своей мощности. Если добавить потери теплоты при транспортировке по трубам, через корпус бойлера и непредвиденные расходы воды (скопление гостей на юбилей, чистка обуви и т. д. и т. п.) правильнее будет взять цифру 2 кВт/ч.

При проведении этого исследования учитывались усредненные цифры. Чтобы получить более точный расчет бойлера косвенного нагрева калькулятор, представленный по мощности и производителям, учитывает особенности каждой конкретной модели нагревателя и конкретные условия эксплуатации.

Выбираем бойлер для вашего котла

В современном мире человек уже не готов мириться с бытовыми неудобствами, а именно, с отсутсвием горячей воды. В квартирах про отсутствие горячей воды мы уже и не говорим, разве что только на момент планового отклчения в летний период. Но что касается частных домов, то этот вопрос очень часто становится у хозяев на повестке дня, особенно если у вас стоит не двухконтурный газовй котел, а твердотопливный котел. Хорошим решением нехватки горячей воды для бытовых потребностей становится

монтаж бойлера, то есть водонагревателя накопительного типа.

Бойлер – как выбрать подходящую модель для нашего дома? На какие характеристики обратить внимание при покупке водонагревателя? В течении пары минут рассмотрим такой вид бойлеров, как накопительный косвенный водонагреватель и накопительный проточный водонагреватель. Электрический вид бойлера рассматривать не будем, т.к. электричество очень дорогой вид топлива и постоянно подогревать им накопительный водонагреватель не имеет никакого смысла, коль у вас установлен твердотопливный котел. Данный котел без проблем может нагревать ваш

водонагреватель и вы будите получать бесплатную горячую воду.

Чтобы дальше представлять, что значит бойлер косвенного нагрева и бойлер комбинированного нагрева уточним всего одно отличие между ними и пойдем дальше.

• бойлер косвенного нагрева (водонагреватель косвенного нагрева) — представляет собой бак, внутрь которого вмотрирован змеевик, по которому циркулирует горячая вода и нагревает воду в данном баке.
• бойлер комбинированного нагрева (водонагреватель комбинированного нагрева) — представляет собой бак, внутрь которого вмонтирован змеевик, по которому циркулирует горячая вода и нагревает воду в баке + дополнительно установлен электрический ТЭН мощностью от 2 до 6 кВт.

 

Содержание:

Критерии выбора бойлера

• Бойлер косвенного нагрева
• Как выбрать бойлер по мощности нагревательного элемента

 

Какой объем бойлера выбрать?  

Для частного дома, где постоянно проживает семья из трех-четырех человек, которая предпочитает принимать душ и есть два крана горячей воды (кухня, ванная), то вполне подойдет бойлер косвенного или комбинированного нагрева на 140 литров, со скоростью получения горячей воды 560 л\час. Если семья привыкла принимать ванны, объем можно увеличивать до 200 литров.

 

 

Бойлер косвенного нагрева. Какой купить водонагреватель — косвенного или комбинированного нагрева?

Бойлера косвенного нагрева для нагрева горячей воды используют горячую воду, заключенную в отопительной системе. Как уже было сказано выше в бойлер вмонтирован змеевик, который и нагревает воду в водонагревателе. В змеевик поступает горячая вода из отопительной системы, таким образом нагревая змеевик. В свою очередь змеевик нагревает ту воду, которой вы пользуетесь. По своей конструкции косвенные нагреватели напоминают электрические нагревательные устройства, отличает их исключительно источник энергии.

Бойлер косвенного нагрева – стоит ли устанавливать такое оборудование? Установка косвенного бойлера конечно же выгодна!

Почему? Все очень просто — владельцам дома не приходится дополнительно платить за источник энергии. Единственный его недостаток данных водонагревателей – зависимость от продолжительности отопительного сезона. Если вы хотите пользоваться таким устройством и в летнее время, приобретайте бойлер, в котором дополнительно вмонтирован электрический ТЭН — бойлер комбинированного нагрева.

 

Внутренне покрытие бака для воды. 

Все бойлера изготавливаются из металла. Либо это будет черновой металл с покрытием, либо это нержавеющая сталь.  Емкости из нержавеющей стали обычно не имеют дополнительного внутреннего покрытия, или имеет титановое напыление. Бойлеры с таким типом покрытия имеют более долгий срок службы, однако цена дынных водонагревателей больше в 3-4 раза. Другое их преимущество – при подогреве воды не придется устанавливать ограничения температуры. Однако нержавейка нержавейке рознь. Если эмалевые баки все примерно одинаковые, то при покупке дешевой нержавейки вы через 3-5 лет получите прекрасный экземпляр под мангал с течью по всей длине шва. Сталь не соржавеет, но вот швы у данных болеров самое слабое место. 

Бойлеры водонагреватели – как выбрать? Предпочесть более дорогой бойлер с баком из нержавейки, или экологичный, с баком, имеющим эмалевое либо стеклофарфоровое покрытие? Это решать уже вам. Эмалевое покрытие, а также стеклофарфоровое, прекрасно защищают металл бака от коррозии, если не перегревать бойлер (выше 60 градусов), то данный бак прослужит вам, как минимум дольше самого котла.

 

Из наиболее распространенных косвенных и комбинированных водонагревателей с эмалевым покрытием купить бойлер в Беларуси можно:

 Elektromet (Электромет) (Польша)

• Venus Plus 80 — … — 140RL от 80 до 140 литров (навесной, комбинированный)
• WGJ-S 100 — … — 1000 от 100 до 1000 литров (напольный, косвенный)

   Drazice (Дражица) (Чехия)

• серия OKC 100 — ….- 200/1m2 от 100 до 200 литров (навесной, комбинированный)
• серия OKCE 125 — … — 300 NTR/2,2кВт от 125 до 300 литров (напольный, комбинированный)
• серия OKC 125 — … — 250 NTR от 125 до 250 литров (напольный, косвенный)

   Galmet (Галмет) (Польша)

• серия NeptunKombi от 80 до 140 литров (навесной, комбинированный)
• серия MiniTower от 100 до 140 литров (напольный, косвенный)
• серия Tower от 200 до 400 литров (напольный, косвенный)

  

 

Как выбрать бойлер по мощности нагревательного котла и какой купить водонагреватель?

 

Этот показатель является самым ключевым. Не все знают, что водонагреватель 140 и 200 литров могут выдавать одинаковый литраж горячей воды в час, а все потому, что не правильно были подобраны под отопительный котел. Если ваш твердотопливный котел имеет хорошую мощность, уже не требуется устанавливать бак большого объема. 

Примерные цифры по подбору водонагревателя косвенного или комбинированного нагрева.

 

Литраж водонагревателя:                            Мощность котла:

80 литров                                                      не менее 16 кВт

100 литров                                                    не менее 16 кВт

120 литров                                                    не менее 23 кВт

140 литров                                                    не менее 23 кВт

200 литров                                                    не менее 33 кВт

 

Котлы меньшей мощности можно ставить к данным водонагревателям, но заявленный паспором литраж они выдавать не будут. Поэтому если у вас котел 23 кВт, а вы хотите себе бойлер 200 литров, то работать и выдавать литраж горячей воды он будет ровно столько же, сколько  и бойлер на 140 литров. В итоге вы просто переплатите.

 

Качественная теплоизоляция позволяет сохранить тепло и снизить затраты на поддержание температуры в данных водонагревателях.

 

Сильные стороны бойлеров косвенного нагрева. Расчеты и подключение

Невозможно представить комфорт в современной жизни без бесперебойного горячего водоснабжения. Но как же быть тем жителям, которые проживают в домах, не подключенных к центральному горячему водоснабжению. Выходом из этой ситуации будет установка удобной и рациональной системы на базе бойлера с косвенным нагревом.  

Почему бак косвенного нагрева

Большинство потребителей недоумевают, что при наличии установленных систем для отопления и нагрева горячей воды, зачем еще устанавливать дополнительное устройство для получения горячей воды? На первый взгляд заключение выглядит логичным и правильным, но только на первый взгляд. Так почему все-таки специалисты рекомендуют систему нагрева воды на безе бойлера косвенного нагрева. Мы постараемся объяснить в материалах этой статьи.

Назначение водяного бойлера

Бойлер конструктивно является устройством водонагревателя, способного обеспечивать бесперебойные потребности в горячей воде одновременно для нескольких потребителей. Конструктивные особенности бойлера позволяют осуществлять нагрев воды, при этом не использовать собственные источники тепла. Принципиальная схема бака косвенного нагрева нагрева предусматривает использование внешних теплоносителей:

• Газовых, электрических, твёрдотопливных и смешанных котлов;
• Систем центрального и другого отопления.

Приведем наглядный пример. Если вам потребуется горячая вода для работы на кухне, а другому домочадцу необходимо принимать горячую ванну. Согласитесь, что такой вариант, самая обычная тривиальная бытовая ситуация, когда система не может обеспечить одновременное потребление горячей воды несколькими потребителями. И выхода из этой ситуации два:

• Пользоваться горячей водой в порядке « живой очереди».
• Установить бойлер косвенного нагрева и забыть раз и навсегда об этих проблемах.

Устройство бака косвенного нагрева

Особого отличия от обычного водонагревателя косвенный бойлер не имеет. Внешне это симпатичный бак. Может быть достаточно солидного размера, все зависит от его объема.  Бойлер состоит из: (корпуса, определенного утеплителя, основного прочного, нержавеющего бака, термометра, теплообменника — змеевика и магниевого анода).

Слой утеплителя, расположенный между корпусом и основным баком, представляет собой мощный термос, благодаря чему система практически не имеет потерь тепла — (2-3°С) за 24 часа. Процесс контроля и управления температурного режима позволяет постоянно поддерживать заданные температурные параметры горячей воды.

Отдельно стоит остановиться на устройстве теплообменника. Он представляет собой спираль особой конструкции из полой трубки (металл или латунь), установленной особым образом (обычно в нижней части внутри корпуса). Расположение теплоносителя имеет принципиальное значение для оптимального нагрева воды. При нагреве вода изменяет свою плотность, и более теплая поднимается в верхнюю часть бака. Такое расположение теплоносителя позволяет быстро и равномерно нагревать значительные объемы воды.

Главную угрозу для косвенного водонагревателя может представлять гальваническая коррозия. Чтобы этого не происходило, конструкция бойлера защищена магниевым анодом. Задача анода принять все электрохимические (реакции) воздействия на себя, защищая все остальные детали. Магниевый анод необходимо периодически менять.

Современные модели бойлеров оснащены альтернативными источниками тепла. Это комбинированные водяные бойлеры. Для неотопительного летнего периода бойлер используют для нагрева воды за счет электричества или газа. На рынке представлены бойлеры для нагрева воды, в которых используется источники солнечного света.

Принцип работы косвенного водонагревателя

Схема подключения и принцип работы бойлера косвенного нагрева прост. Теплоноситель циркулирует по полой трубке за счет работы насоса и нагревает воду до заданной температуры. Вся система нагрева автоматизирована. После нагрева до установленной температуры, через контроль термодатчика, система отключает насос. Как только температура воды снизится до контрольного уровня, система включит насос и начнёт прокачивать теплоноситель до нагрева воды. Быстрая циркуляция теплоносителя и особое устройство бойлера позволяют постоянное обеспечение горячей воды для всех присутствующих источников потребления.

Удержание температуры происходит за счет принципа термоса. Между баком с горячей водой и корпусом бойлера все пространство заполнено утеплителем (пенополистирол или полиуретановая пена).

Конструкция водяного бойлера имеет входной и выходной патрубки. Горячая вода, как теплоноситель от котла, попадает через входной патрубок в змеевик и для циркуляции по системе нагрева. Через выходной патрубок горячая вода из бойлера подается к источникам потребления.

При покупке бойлера необходимо учитывать не только объемы одновременного и циклического потребления, но технические и энергетические возможности вашей системы отопления и водообеспечения. Чтобы не получилось так, что купленный бойлер не будет давать необходимых параметров. Также важно обращать внимание на конструктивную особенность водонагревателей. Они могут быть напольного крепления или настенного крепления. Здесь необходимо все рассматривать в комплексе:

• Для напольной нагревательной системы – выбираем бойлер напольной установки:
• Для настенной нагревательной системы – выбираем бойлер настенной установки.

Самый оптимальный вариант  — приобретение и установка (системы отопления+ бойлер с косвенным нагревом) от одного производителя:

1. Экономия при покупке комплекса оборудования;
2. Более качественная установка и монтаж оборудования;
3. Работы выполняются в более короткие сроки;
4. Обслуживание комплексного оборудования требует гораздо меньших затрат.

Сильные и слабые стороны 

Сильными качествами косвенных водонагревателей можно смело считать:

1. Значительные объемы горячей воды и бесперебойная подача именно горячей, а не теплой воды.
2. Одновременное обеспечение нескольких источников потребления горячей воды необходимой температуры.
3. В отапливаемый период времени года, себестоимость нагретой воды самая минимальная по затратам. Так как нагрев происходит за счет уже полученного тепла от другого носителя (системы отопления).
4. Нагрев воды в отличие от проточных нагревателей происходит без инертной задержки. Открыл кран – пошла горячая вода.
5. В зависимости от наличия источников тепла, можно применить несколько вариантов энергоносителей, включая солнечную энергию.

К слабым сторонам можно отнести:

1. Требуются дополнительные финансовые вложения. Водяной бойлер работает в комплексе с другим оборудованием.
2. Для первоначального нагрева бойлера потребуется значительное время. На этот период нагрева может снижаться температура обогрева дома.
3. Бойлер необходимо устанавливать в одном помещении с системой обогрева. Объёмы помещения должны обеспечивать полноценную установку и системы отопления и бойлера.

Расчет бойлера косвенного нагрева

Главным параметром для выбора бойлера будет являться объем его бака. Объем необходимо рассчитывать из ваших потребностей в потреблении горячей воды. Для этого достаточно общепринятые санитарные нормы необходимые для одного человека, умножить на число ваших иждивенцев.

Усредненные нормы потребления горячей воды:

• Умывание: 5-17 л;
• Для кухни: 15-30 л;
• Принять водные процедуры: 65-90 л;
• Горячая ванна: 165-185 л.

Следующий момент — это конструкция полой трубки теплоносителя. Лучший вариант — съёмный змеевик, выполненный из латуни высокого качества. Это важно для обслуживания. Съемный теплоноситель (змеевик) вы сможете в любой момент снять для прочистки или замены.

На долговечность работы бойлера существенное влияние оказывает материал бака. Лучший вариант — нержавеющая сталь высокого качества.  Это будет несколько дороже, но в результате вы только выиграете.

И конечно от качества утеплителя будет лучше эффект термоса. Вода не будет быстро остывать. Здесь рекомендации – строго не экономить, Только полиуретан высокого качества.

Заключение

В рамках одной статьи невозможно отметить все аспекты для выбора бойлера с косвенным нагревом. Мы отразили только самые важные моменты исходя из практики и отзывов реальных потребителей. Вся информация представлена из открытых источников и не носит рекламного характера. Только практические советы и рекомендации. Мы надеемся, что это будет для вас полезным. И вы не сделаете ошибки и не понесете дополнительные затраты.

Подходите к решению данной задачи комплексно.  Изучите как можно тщательнее материал, проконсультируйтесь со специалистами и менеджерами компаний поставщиков данного оборудования. И сделайте свой правильный выбор.

Читайте так же:

Как выбрать бойлер косвенного нагрева

Косвенный бойлер — оптимальный выбор оборудования для снабжения ГВС домов с постоянным проживанием. Этот прибор быстро нагревает воду и обеспечивает все точки водоразбора достаточным количеством жидкости при требуемом напоре, не тратит энергоресурсов, прост в эксплуатации и не требует регулярного техобслуживания. Кроме того, косвенный бойлер выигрывает у типовых газовых и электроводонагревателей по таким параметрам, как скорость и максимальная температура нагрева.

Такие характеристики обуславливают повышенный интерес потребителей к этим приборам. Однако покупателю, мало разбирающемуся в технических нюансах, сложно разобраться, какая модель ему подходит. Из этой статьи вы узнаете, как работает это экономичное оборудование, что стоит учитывать при покупке и какой косвенный бойлер лучше.

Принцип работы бойлера косвенного нагрева

По внешнему виду бойлер косвенного нагрева схож с накопительным водонагревателем. Однако имеет одно принципиальное отличие: здесь установлен не встроенный нагреватель — электроТЭН или газовая горелка, а специальный теплообменник, подключающийся к внешнему источнику нагрева. В качестве последней может выступать газовый или электрический котел, централизованное отопление или другое оборудование.

 

Нагревает воду теплоноситель, циркулирующий по контуру котел-подающая линия-теплообменник-возвратная линия-котел благодаря установленному на трубопроводе насосу. При этом бойлер обязательно врезается в магистраль первым. За подачу теплоносителя отвечает термостат — в зависимости от схемы обвязки прибора он передает сигнал на отключение насоса или переключение трехходового клапана при достижении заданной температуры.

Посмотрите видео о том, как работает бойлер косвенного нагрева:

Виды бойлеров

В зависимости от типа теплообменника косвенные бойлеры имеют некоторые конструктивные различия в своем устройстве:

• Приборы со змеевиком, выполненным из латуни или стали. Спиралевидный теплообменник устанавливается внутри теплоизолированного накопительного резервуара и подключается к котлу через верхний патрубок. Через нижний выполняется отвод теплоносителя, отдавшего свое тепло воде.




Производительность водонагревателя зависит от количества витков спирали — чем их больше, тем быстрее прогревается объем жидкости. Нагретая вода забирается из верхней части резервуара, температура отслеживается с помощью термодатчика, посылающего сигнал на термостат.

• Бойлеры «бак в баке» имеют другое исполнение, принцип которого понятен из названия. В наружный резервуар поступает теплоноситель, внутренняя емкость с гофрированными стенками отведена под воду ГВС.
  Такие приборы имеют максимальную площадь теплообмена даже при компактных размерах бака и быстро нагревают воду, поэтому эти косвенные бойлеры лучше выбирать для установки в домах с большим количеством точек водоразбора. Кроме того, в отличие от оборудования со спиральным теплообменником здесь накипь не скапливается на теплообменных поверхностях, что повышает долговечность устройства.

В остальном бойлеры косвенного нагрева имеют схожее устройство. Бак прибора обязательно теплоизолирован пенополиуретановым или пенополистирольным утеплителем, предотвращающим потери тепла при хранении нагретой жидкости.

Вся конструкция заключена во внешний декоративный пластиковый или металлический корпус. Каждая модель оснащается:

• обратным клапаном, предупреждающим обратный поток воды в систему при снижении давления в трубопроводе;
• предохранительным клапаном, предотвращающим повышение давления внутри прибора выше нормативного;
• патрубками для присоединения труб с теплоносителем и водой;
• датчиками температуры и термостатом;
• опционально — магниевым анодом (предотвращает образование накипи), патрубками для присоединения системы обратной циркуляции, муфтой для установки электроТЭНа и т.д.

При выборе бойлера косвенного нагрева с системой рециркуляции ГВС на оборудовании устанавливается расширительный бак емкостью не менее ⅕ объема основного резервуара. Он необходим для отвода горячей воды в случае повышении давления в контуре. Рядом монтируют воздухоотводчик для удаления из системы образующегося пара.

Преимущества и недостатки оборудования

Главное достоинство косвенного бойлера в стандартном исполнении (без дополнительных нагревателей) — отсутствие затрат на энергоносители. Он не потребляет электроэнергию и газовое топливо, что позволяет владельцу дома сэкономить на оплате коммунальных услуг. Помимо энергонезависимости оборудование имеет и другие преимущества:

• Вода в бойлерах косвенного нагрева нагревается гораздо быстрее, чем в газовых и электрических водонагревателях аналогичного объема. В первую очередь благодаря большей площади теплообмена — в случае большого расхода горячей воды бойлеры косвенного нагрева будут лучшим решением. Кроме того, весь объем бака прогревается равномерно, поэтому в схемах с таким оборудованием часто реализовывают систему рециркуляции. Она сохраняет жидкость горячей во всем контуре, включая удаленные водоразборные точки. Открывая любой смеситель, вам не придется ждать, когда стечет холодная вода.

  
  

• Косвенники имеют более высокую производительность. Если вместительность резервуара соответствует нуждам потребителей, в баке всегда будет достаточный объем горячей воды, чтобы обеспечить потребности всех водоразборных точек. В том числе и в период пиковой нагрузки, когда открыты все смесители.
• Бойлеры косвенного нагрева имеют лучшие показатели по долговечности в сравнении с другими видами водонагревателей.Здесь нет элементов, которые могут быстро выйти из строя, например, из-за образовавшейся накипи.
• Большинство производителей предлагают бойлеры с возможностью подключения дополнительного нагревателя. Его можно включать в летний период, когда отсутствует отопление и котел не работает. Это может быть электроТЭН или солнечный коллектор.

  
  

Главное преимущество бойлера косвенного нагрева — энергонезависимость, в некоторых ситуациях становится недостатком. Горячей воды не будет, если отопительный котел сломался или отключен. Поэтому лучше выбирать оборудование сразу со встроенным ТЭНом или возможностью его подключения.

По каким критериям выбирать

Выбирая бойлер косвенного нагрева, особенное внимание обращают на вместимость бака. Это один из главных параметров, от которого зависит насколько удобной и комфортной будет эксплуатация прибора. Емкость необходимо подбирать таким образом, чтобы покрыть потребности всех потребителей ГВС. Причем учитывать нужно не только количество точек водоразбора и проживающих в доме, но и их запросы в горячей воде. Например, для семьи в 3 человека обычно достаточно резервуара в 80-100 л. Однако если в семье есть маленький ребенок, потребуется бак уже в 120-150 литров.

		Потребление горячей воды
Кол-во точек значительно расхода воды (без раковин)		1 точка ГВС	2 точки ГВС		З точки ГВС
Количество человек   в доме		2-3 человека	3-4 человека		5 человек и более
Описание точек водоразбора		Ванна или душ	Ванна и душ	Две  ванны	Ванна и два душа	Две ванны и душ
Емкость бойлера	60 л	отлично
	80 л	отлично	хорошо
	120 л	отлично	отлично	хорошо
	150 л	отлично	отлично	отлично	хорошо
	200 л	отлично	отлично	отлично	отлично	хорошо
	300 л	отлично	отлично	отлично	отлично	отлично

При этом нужно учитывать, что указанный производителем объем резервуара в большинстве случаев — это общая емкость бака с учетом места, занимаемого теплообменником. Реальная вместимость накопителя будет чуть меньше.

Также стоит обратить внимание при выборе косвенного бойлера на следующие моменты:  

• Материал изготовления внутренней емкости. От этой характеристики будет зависеть долговечность устройства. Самыми надежными считаются резервуары из нержавеющей стали и с титановым напылением. Однако и стоят они дороже. Более доступные варианты — баки с покрытием из стеклокерамики или эмали.

• Тип управления прибора — механическое дешевле, проще в использовании и более долговечно. Электронное более удобно — встроенный блок водонагревателя автоматически регулирует мощность нагрева таким образом, чтобы быстро достигнуть заданной температуры и поддерживать ее в дальнейшем.

• Вид и толщина теплоизоляции. Чем ниже показатели теплопроводности и толще слой утеплителя, тем дольше вода будет остывать в баке. В этом случае прибор работает по принципу термоса, надолго оставляя жидкость горячей.

• Наличие дополнительных опций. Возможность подключения вспомогательного нагревателя, системы обратной циркуляции и других приспособлений сделает использование водонагревателя более комфортным.

• Способ монтажа прибора — настенный или напольный, горизонтальной или вертикальной ориентации. Кроме того, выбирая бойлер косвенного нагрева, можно ли его установить на отведенное место в соответствии с требованиями СНиП.

Также значение имеет, какой производитель выпустил прибор. Корейские и китайские косвенники стоят недорого, но прослужит такое оборудование недолго. Как инженер «Мособлгаза», постоянно работающий с оборудованием самых разных брендов, рекомендую обратить внимание на продукцию проверенных европейских производителей.

Лучшие бойлеры

По опыту работы с бойлерами различных марок наиболее надежными и эффективными показывают себя следующие модели:  

• Gorenje Space GV 100 — надежная техника от словенского производителя по доступной цене. Это небольшой бойлер напольного типа с механическим управлением, оснащенный эмалированным баком, теплообменником из нержавеющей стали, магниевым анодом и термометром. В устройстве предусмотрена защита от перегрева, есть система антизамерзания. Благодарю своему объему и небольшим размерам бойлер станет хорошим выбором для небольших домов с 3-4 точками водоразбора.

• Drazice OKH 100 NTR/HV — бойлер из Чехии с электронным управлением, опцией ускоренного подогрева воды и встроенного подогрева. Имеет обтекаемый корпус прямоугольной формы, благодаря чему не занимает много полезной площади и более удобен в размещении.

• Drazice OKC 200 NTR — надежное и производительное оборудование простой конструкции и компактных габаритов. Монтируется на полу, имеет электронное управление. Бак — высококачественная сталь с эмалевым покрытием. При небольшой стоимости модель составляет конкуренцию более дорогостоящим приборам от других европейских производителей.

• Baxi PREMIER Plus 200 — итальянский бойлер напольного монтажа с высокой производительностью до 735 л/час. Резервуар из нержавеющей стали DUPLEX, мало подверженной коррозии, и магниевый анод для защиты от накипи делает косвенный бойлер этой модели лучшим вариантом для местности с жесткой водой. Также прибор предусматривает подключение линии рециркуляции горячей воды и установку ТЭНа для работы в летнее время.

  
  

• Wolf SE-2-300 — модель от немецкого производителя, отличающаяся превосходным качеством сборки, функциональностью и производительностью. Резервуар объемом 287 литров имеет эмалированное покрытие, есть магниевый анод, встроенный насос и система антизамерзания. Предусмотрена возможность установки электроТЭНа, тип управления — электронное.

Это некоторые из моделей, которые зарекомендовали себя как надежное и долговечное оборудование. Приборы с хорошими показателями есть и у других производителей. Если вы не знаете, как выбрать бойлер косвенного нагрева лучше обратиться к специалисту. Он рассчитает мощность прибора, поможет определиться с производителем и моделью, проверит соответствие параметров оборудования на требования безопасности. К инженерам «Мособлгаза» нередко обращаются с подобными задачами. Как показывает практика, системы ГВС, оборудованные нашими специалистами работают долго и максимально эффективно.

Бойлер косвенного нагрева своими руками: устройство самодельного бойлера

Наличие водопровода с горячей водой – это часть привычного комфорта для современного жилища. Однако не всегда удаётся решить задачу подвода централизованных коммуникаций к загородной недвижимости.

Поэтому владельцы частных домовладений устраивают автономное снабжение горячей водой, используя в качестве источника нагрева отопительный контур. Для решения задачи потребуется всего лишь соорудить бойлер косвенного нагрева своими руками.

Мы расскажем, как сделать полезный в быту прибор. В статье подробно описаны правила установки и подключения оборудования, поставляющего санитарную воду в точки разбора воды. Вы узнаете, как подготовить бойлер к запуску и как ввести его в эксплуатацию.

Содержание статьи:

Устройство бойлера косвенного нагрева

По сути, аппарат представляет собой обычный теплообменник.

Правда теплообменники традиционно строят по принципу «труба в трубе», а в данном случае элементами теплового обмена являются сосуд и трубчатый змеевик. Накопительный сосуд исполняет роль наружной «трубы», внутри которой размещается «труба» внутренняя или змеевик.

Галерея изображений

Фото из

Подготовка санитарной воды в бойлере косвенного нагрева производится без прямого использования электроэнергии, газа, твердого или жидкого топлива

Воду для гигиенических процедур в бойлере косвенного нагрева производит теплоноситель, подогреваемый котлом

Бойлер подключают к системе отопления. Внутри него по змеевику, трубам или пространству между двумя баками проходит теплоноситель прежде чем дальше попасть в приборы отопления

Чаще всего бойлеры косвенного нагрева оборудуют теплообменниками в виде змеевиков. Особенно характерно это решение для самодельных конструкций

Змеевик, по которому протекает теплоноситель, просто устанавливают внутри емкости. Нагретая им вода для бытовых нужд постоянно находится в этом виде накопительного водонагревателя

В качестве корпуса для изготовления самодельного бойлера подойдет любая герметичная емкость, бак, опустошенный газовый баллон, обычный бойлер

Сложность заключается вовсе не в изготовлении, а в подключении бойлера косвенного нагрева. Для его нормальной работы требуется циркуляционный насос, обратный клапан, мембранный бак для расширяющейся при нагреве жидкости

В установке собственной группы безопасности нет необходимости. Избыток давления устранит общий для отопления предохранительный клапан. А вот воздухоотводчик совсем не помешает, потому что внутри отдельной от системы емкости будет закипать вода

Устройство для экономного использования энергии

Заводское оборудование для косвенного нагрева

Вариант теплообменника бойлера косвенного нагрева

Самый распространенный теплообменник бойлера

Простая конструкция бойлера косвенного нагрева

Самодельный бойлер из газового баллона

Сложность обвязки бойлера косвенного нагрева

Воздухоотводчик в схеме подключения бойлера

 

Через трубчатый змеевик пропускается , а внутренняя область сосуда заполняется холодной водой. Теплоноситель нагревает стенки трубчатого змеевика, а те, в свою очередь, греют холодную воду в сосуде.

Примерно так выглядит традиционная схема подключения бойлера косвенного нагрева. В данном случае прибор работает в паре с отопительным котлом

Схема обычно делается по технологии противотока двух сред, разных по температурному уровню. Другими словами, если выход подогреваемой воды предусмотрен в нижней части ёмкости, а патрубок подпитки холодной водой находится выше, в этом случае подача теплоносителя в змеевик осуществляется на верхнем уровне.

Обратная конфигурация выполняется, если вход и выход холодной воды меняются местами. На практике чаще встречаются схемы с верхним выходом нагретой воды.

С целью снижения тепловых потерь сделанный своими руками бойлер косвенного нагрева следует обязательно изолировать. Хороший изолятор тепла – минеральная вата

Учитывая, что бойлер косвенного нагрева относится к тепловому сантехническому оборудованию, аппарат и прилегающая к нему обвязка трубопроводами подлежат тепловой изоляции.

Разумно монтировать систему в непосредственной близости от . Такой подход обеспечит меньше затрат на монтаж оборудования, а потери тепла на пути от системы отопления к бойлеру косвенного нагрева будут существенно снижены.

С примером изготовления простейшего бойлера косвенного нагрева ознакомит следующая фото-подборка:

Галерея изображений

Фото из

Бак из нержавейки в качестве корпуса

Теплообменник из сильфонного шланга

Трубы для подключения теплообменника к отоплению

Крепление труб теплообменника подвесками

Проект и монтаж своими руками

Главная задача на стадии проектирования своими руками – это подбор накопительной ёмкости, которая бы своим объёмом покрывала потребности в горячей воде.

Выбор накопительной емкости

Для большинства случаев эксплуатации системы расчёт потребности делается на 3-4 человека (среднестатистическая семья). Согласно нормативам, одна персона потребляет около 70 л/сут. То есть, для среднестатистической семьи вполне достаточно установить бойлер косвенного нагрева объёмом 200 л. При такой ёмкости потребность удовлетворяется полностью.

Подбору сосуда под переделку его в бойлер косвенного нагрева следует уделить особое внимание. Это должна быть ёмкость крепкая, прочная, не поддающаяся влиянию коррозии

Бак для нагрева холодной воды обычно выбирают под вертикальную установку, но не исключается также вариант монтажа в горизонтальном положении. В качестве бойлерного бака допустимо использовать тару, выполненную из прочных термостойких материалов.

Конечно же, материал тары следует выбирать с учётом его высоких антикоррозийных свойств, допустимого температурного расширения, прочих эксплуатационных характеристик.

Подходящими материалами можно считать:

• алюминий;
• нержавеющую сталь;
• специальные полимеры.

Следует помнить: бойлеры любого типа относятся к сосудам, работающим под давлением. К тому же теплоноситель системы отопления может нагреваться до высокой температуры (90ºС и выше). Исходя из этих свойств бойлерных установок, следует проектировать и строить систему своими руками.

На практике нередко встречаются реально абсурдные конструкции, тоже сделанные своими руками, к примеру, на базе обычной молочной фляги или столовой кастрюли. Таких решений следует избегать.

Такой выглядит пародия на бойлер косвенного нагрева. Сделано своими руками достойно, но для сопоставления с реально надёжным и эффективным устройством необходим совершенно иной подход

Проект бойлера косвенного нагрева, исполняемого своими руками, включает в себя ещё и расчёт трубчатого змеевика. Здесь необходимо рассчитать требуемую тепловую мощность этого устройства, чтобы по результатам расчёта определить длину трубы змеевика и её диаметр.

Расчет длины змеевика

Традиционным материалом для изготовления змеевиков бойлеров является медь или латунь. Рекомендуется выбирать именно один из этих материалов, так как оба материала обладают высоким коэффициентом теплопередачи.

Эффективность работы змеевика (время нагрева и набор требуемой температуры) во многом зависит от правильного расчёта. Также важно грамотно выполнить монтаж спирали внутри сосуда

Для расчёта необходимых значений на изготовление бойлерного змеевика подойдёт формула:

L = Q / D* (Tг – Тх) * 3,14

Буквенные обозначения здесь:

• L – длина трубки,
• Q – тепловая мощность змеевика,
• D – диаметр трубки,
• Tг – температура горячей воды,
• Tх – температура холодной воды.

Давайте разберем пример, как рассчитать длину медной трубы под спираль мощностью 20 кВт для бойлера косвенного нагрева.

Есть медная труба диаметром 10 мм, приобретённая на рынке в бухте. Под бойлер взят сосуд ёмкостью 200 л. Расчётные значения температур холодной и горячей воды: 15ºС и 80ºС, соответственно.

Требуется определить размер длины медной трубы, достаточный для производства теплообменной трубчатой спирали мощностью 20 кВт. По формуле проводится следующий расчёт: 20/0,01*(80-15)*3,14. Результат расчёта: требуемая длина медной трубы составит 10 метров.

Изготовление и обработка змеевика

Для изготовления змеевика бойлера косвенного нагрева ёмкостью 150-200 литров, как правило, берётся медная или латунная трубка диаметром 10 – 20 мм. Трубка закручивается спиралью с учётом остаточного зазора в 5-7 мм между витками.

Зазор требуется делать обязательно (допускается после намотки раздвигать витки), так как необходима компенсация расширения металла. К тому же при таком исполнении спирали достигается полный контакт воды с поверхностью медной (латунной) трубки.

Пример самостоятельной намотки змеевика для бойлера косвенного нагрева. В качестве барабана применяется полиэтиленовая толстостенная труба. После намотки витки раздвигаются на 1-2 мм

В принципе, медные или латунные змеевики можно отыскать уже готовые для эксплуатации. Например, взять змеевик от какого-нибудь технологического оборудования. Но тогда придётся учесть размеры имеющейся ёмкости и соответствие спирали по мощности теплообмена.

Зачастую выполнить подбор в точном соответствии с параметрами не удаётся. Поэтому дабы не терять драгоценного времени в этом смысле выгоднее изготовить трубчатый спиральный нагреватель самостоятельно.

Изготовить змеевик своими руками без опыта сложно, но такая задача выполнима. Здесь главное – выполнить качественную намотку спирали. Под намотку медной (латунной) трубки рекомендуется использовать барабан из подходящего материала.

Диаметр барабана меньше внутреннего диаметра бойлерной ёмкости примерно на 10-15%. В итоге, если внутренний диаметр бака 500 мм, значит, значение диаметра змеевика составит:  (500 – 500/10) = 450 мм.

Один из возможных вариантов установки резьбового фитинга на концевой части трубы змеевика. Свободный конец фитинга с резьбой будет входить в отверстие на стенке сосуда

На концевых частях трубки, свитой в спираль, потребуется смонтировать контактные резьбовые фитинги. Для решения этой задачи необходимо:

1. Получить ровный срез на концах трубы, обработав их труборезом.
2. Надеть на концевые части трубы обжимные гайки.
3. Обработать края трубы развёрткой.
4. Установить фитинги и плотно подтянуть их к трубе гайками.

Не обязательно применять исключительно резьбовые двухсторонние фитинги. Если есть навыки пайки медных труб и соответствующий инструмент, можно методом пайки установить односторонние резьбовые фитинги.

Также в зависимости от материала корпуса сосуда, не исключается вариант пайки непосредственно к стенкам ёмкости. Однако при самостоятельном изготовлении бойлера косвенного нагрева этот шаг не рекомендуется по причине сложной технологической операции.

В собранном на фитингах или спаянном виде, теплообменный элемент (змеевик бойлерный) уже можно считать готовым к установке и последующей эксплуатации. Останется подготовить место для монтажа непосредственно на бойлерной ёмкости и внедрить водяной нагреватель в состав сосуда.

Подготовка бойлерной емкости

Как поместить готовую медную (латунную) спираль внутрь бойлерного бака, если ёмкость цельная? В этом случае придётся аккуратно срезать верхнюю часть и сделать крышку, которая будет крепиться на корпусе сосуда болтами.

Посадочные места крышки и бака выравниваются, шлифуются, оснащаются резиновой прокладкой. Между тем внутренний монтаж (и обслуживание) видится более удобным, если на ёмкости сделать две крышки – сверху и снизу.

Пример устройства крышки на сосуде, который используется под бойлер косвенного нагрева. Уплотнение достигается прокладкой и болтовым крепежом по всей окружности

После установки крышки на бойлерной ёмкости проблема с монтажом змеевика внутри бака отпадает сама собой. Теперь достаточно высверлить два отверстия на корпусе сосуда, ориентируясь под расположение концевых частей трубы спирали. Диаметр отверстий должен соответствовать диаметру резьбовой части фитингов с запасом на 1-2 мм.

Резьбовые части фитингов пропускают в отверстия, предварительно установив уплотнительные прокладки. Затем с наружной стороны стенки бака накручивают встречные фитинги и плотно стягивают соединение.

При таком креплении нагревательная спираль вполне устойчива, но дополнительные опоры сделать необходимо. Ход теплоносителя под давлением  внутри трубы часто сопровождается появлением вибраций. Дополнительные опоры будут компенсировать дефект.

Вариант перехода от трубок змеевика бойлера к магистральным линиям с теплоносителем системы отопления. Прямые фитинги одновременно исполняют роль крепежа

На корпусе бойлера косвенного нагрева также нужно сделать отверстия для набора и слива воды, запрессовать в них короткие патрубки, а на патрубках смонтировать запорные краны. При желании можно дополнить аппарат стрелочным термометром.

Завершив монтаж всех компонентов, корпус сосуда закрывают снаружи утепляющим материалом. Здесь удачно подойдёт минеральная вата с верхним фольгированным покрытием.

Инструкция по подключению и запуску системы

Первым делом самодельный домашний бойлер косвенного нагрева нужно подключить к магистрали отопления. Там, где применяется автономная отопительная система, в сеть домашнего котла.

Механическое подключение производится при открытой крышке на бойлерной ёмкости. После подключения нужно приоткрыть запорный кран, связывающий с обратной линией теплоносителя, и убедиться в отсутствии протечек как с внешней стороны устройства, так и внутри.

Перед тем, как включить самодельный бойлер косвенного нагрева полностью в работу, рекомендуется провести испытание на герметичность системы. На фото – заводской экземпляр

Если протечек не обнаружено, открывают линию подачи теплоносителя. Необходимо выждать некоторое время, чтобы змеевик прогрелся до температуры системы отопления. В режиме полного нагрева ещё раз внимательно проверить змеевик и все точки соединений на возможные утечки.

Если проверка показала целостность системы, закрывают крышку сосуда и подключают нагреваемой воды. Тестируют систему в режиме реального теплообмена.

Выводы и полезное видео по теме

Бывший в употреблении газовый баллон часто используют для изготовления самодельных устройств. Представляем видеоролик о том, как из корпус баллона сделать БКН.

Здесь описан всего лишь один вариант из всех возможных, которые существуют и удачно применяются. Нужно отметить, что вариантов самостоятельных конструкций бойлеров косвенного нагрева имеется немало.

К примеру, вместо цилиндрической накопительной ёмкости используются прямоугольные сосуды. Намотку спирали змеевика делают не однослойной, а многослойной. Дополняют водяной нагреватель электрическим тэном. Конструкторские замыслы не имеют границ.

Хотите поделиться собственным опытом в изготовлении бойлера косвенного нагрева или полезными сведениями по теме? Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке. Здесь же задавайте вопросы, высказывайте мнение и размещайте фото.

«На что обратить внимание при выборе бойлера косвенного нагрева? » – Яндекс.Кью

В одноконтурных отопительных котлах нагревается только жидкий теплоноситель (вода или антифриз), служащий для передачи тепла в радиаторы отопления или теплого пола.

Для получения горячей воды (для бытовых нужд – кухни, ванной комнаты) к одноконтурному котлу необходимо подключить бойлер косвенного нагрева. Внутри бойлера находится специальный змеевик, который подключается к котлу таким образом, чтобы теплоноситель проходил через змеевик, нагревая при этом воду внутри бойлера. В этом случае теплоноситель поступает в змеевик бойлера сразу после выхода из котла, проходит через бойлер, потом движется по всей системе отопления и вновь возвращается к котлу для нагрева.

Подобрав подходящую емкость бойлера можно обеспечить стабильный запас горячей воды, которого будет достаточно для семьи из нескольких человек, которые одновременно будут пользоваться горячей водой в доме.

Сделать использование бойлера более удобным можно с помощью организации системы рециркуляции горячего водоснабжения, которая позволяет моментально получить горячую воду при открытии любого крана в доме, без ожидания предварительной протечки холодной воды (как бывает в многоквартирных домах) и без потери давления горячей воды при одновременном открытии сразу нескольких кранов.

Еще одним плюсом использования в системе отопления одноконтурного котла в паре с бойлером косвенного нагрева является возможность подключить к горячему водоснабжению полотенцесушители в ванных комнатах, помогая тем самым поддерживать комфортный микроклимат в этих помещениях даже летом, при отключенной системе отопления дома.

Двухконтурные котлы способны нагревать и теплоноситель системы отопления и воду для горячего водоснабжения. Плюсом двухконтурных котлов является возможность обеспечения частного дома горячей водой без подключения бойлеров или других устройств нагрева воды. Двухконтурный котел отлично подойдет для небольших частных домов, где нет места для установки бойлера и потребность в горячей воде невелика и может быть обеспечена объемом воды из встроенного в котел резервуара или проточным нагревом.

Главный минус двухконтурных газовых котлов – небольшое количество воды, которое эти котлы могут нагреть. Например, на проживающую в частном доме семью из двух-трех человек для обеспечения возможности принятия или друг за другом душа или ванны уже необходим будет бойлер, вмещающий большее количество воды, чем котел. Также при работе двухконтурного котла в режиме проточного водонагревателя невозможно добиться мгновенного получения необходимой температуры горячей воды сразу же при включении крана.

Как подобрать расширительный бак для бойлера косвенного нагрева

Необходимость в расширительном баке для ГВС постоянно оспаривается. Причем у многих опытных сантехников включение узла в систему горячего водоснабжения вызывает как минимум недоумение. С другой стороны, многие производители сантехнического оборудования рекомендуют установить бак для бойлеров косвенного нагрева. Цель узла достаточно простая: снизить нагрузку в системе и устранить гидроудары.

Даже приблизительный расчет расширительного бака для бойлера косвенного нагрева покажет, что его минимальный объем составит не менее 10% от вмещаемой в БКН воды. А это дополнительная емкость на 10-20 л, занимающая полезную площадь. Не удивительно, что один из наиболее частых вопросов, задаваемых специалистам связан с тем насколько необходим расширительный бак для ГВС. Чтобы ответить на него нужно разобраться в устройстве и принципе работы оборудования.

Для чего нужен расширительный бак для БКН

Говоря простым языком это необходимо для защиты оборудования горячего водоснабжения от гидравлических ударов. Возникает такая потребность если потребность в ГВС удовлетворяется бойлером косвенного нагрева, подключенным к твердотопливному котлу.

Контролировать интенсивность горения и теплоотдачу котла на твёрдом топливе несмотря не все используемое оборудование достаточно проблематично. При нагревании вода расширяется и создает избыточное давление в системе, что и приводит к гидроударам.

Мембранный бак нивелирует перепады давления и защищает водопроводные краны, трубы и сам бойлер от повреждения. Происходит это следующим образом:

• Устройство бака состоит из емкости, разделенной внутри с помощью мембраны на два отдела. В первой герметичной части закачан газ или воздух, создающий давление. Второй отдел подключен к системе водоснабжения.
• При нагреве воды она увеличивается в объеме, что и приводит к нагрузке в системе ГВС. Жидкость воздействует на мембрану, продавливая её. Чем выше давление в системе, тем больше воды впускает расширительный бак.
• После остывания и уменьшения теплоносителя в объеме, мембрана, на которую оказывает давление закачанный газ, выдавливает воду из расширительного бака.

Внутри бойлера косвенного нагрева находится нагревательный элемент, подсоединенный к системе отопления. При перегреве теплоносителя повышается температура ГВС, увеличивается нагрузка на трубы и важные конструкционные элементы, что приводит к порче дорогостоящего сантех оборудования.

Принцип работы расширительного бака с группой безопасности БКН заключается в предотвращении высокого давления в системе ГВС и возникновения гидроударов. Присутствуют обратный и сбросный клапаны, помогающие при аварийных ситуациях.

Подключение группы безопасности и расширительного бачка необходимое условие для длительной работы БКН, а также проведения бесплатного сервисного обслуживания. Производители оборудования часто отказывают в гарантийном ремонте если в обвязке к бойлеру не установлено предохраняющее оборудование.

Как рассчитать объём расширительного бака для БКН

Самые простые вычисления, которые дадут приблизительный результат заключаются в следующем. Объем бачка должен быть не менее 10% от общего объема БКН. Следовательно:

• бойлер на 100 литров подключается к емкости не менее 10 л;
• водонагреватель на 200 литров, нуждается в баке на 20 л.

После определения необходимого объема переходят к определению дополнительных характеристик:

• Подбор расширительного бака для БКН по назначению. Вода в ГВС более агрессивная, чем в системе отопления. В технической документации к буферной емкости должно быть указано основное предназначение. Ставить на бойлер можно только бачок, в инструкции которого прописана возможность использования для ГВС.
• Расчет по давлению — выбор расширительного бака для БКН облегчают специальные таблицы подбора. Входные параметры: то, какое начальное давление воздуха должно быть в расширительном баке для бойлера ГВС:

  Максимальное давление Рмах, бар	Начальное давление газа Р₀, бар
  	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0
  1,0	0,25
  1,5	0,4	0,2
  2,0	0,5	0,33	0,16
  2,5	0,58	0,42	0,28	0,14
  3,0	0,62	0,5	0,37	0,25	0,12
  3,5	0,67	0,55	0,44	0,33	0,22
  4,0	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2
  4,5		0,63	0,54	0,45	0,36	0,27	0,18
  5,0			0,58	0,5	0,41	0,33	0,25	0,16
  5,5			0,62	0,54	0,47	0,38	0,3	0,23
  6,0				0,57	0,5	0,42	0,35	0,28

• Выбор по мембране — резина, используемая в бачке, влияет на качество жидкости подаваемой в ГВС и сроках эксплуатации предохранительного бачка. Распространенные материалы для изготовления мембран:

  NATURAL	Натуральная каучуковая резина для питьевой и не питьевой воды. Диапазон температур эксплуатации от -10 до +50°С. Эластична, но допускает частичную диффузию воды. Область применения — аккумулирование холодной воды.
  BUTYL	Синтетическая бутиловая резина для питьевой и не питьевой воды. Диапазон температур эксплуатации от -10до+100°С. Менее эластична, чем NATURAL, но долговечна с точки зрения водонепроницаемости. Область применения — станции водоснабжения (наиболее универсальный материал).
  EPDM	Синтетическая этилен/пропиленовая резина для питьевой и не питьевой воды. Диапазон температур эксплуатации от -10 до +100°С. Более влагопроницаема, чем бутиловая.
  SBR	Используется только для не питьевой воды (котлы отопления). Диапазон температур эксплуатации от -10 до +100°С. Менее эластична.
  NITRIL	Используется для активных сред (масел, топлива). Диапазон температур эксплуатации от -10 до +100°С.

• Выбор с учетом коэффициента температурного расширения системных жидкостей:

  Температура Мин. — Макс.	Вода
  4 — 5° С	0,00
  4 — 10° С	0,03
  4 — 15° С	0,09
  4 — 20° С	0,18
  4 — 25° С	0,29
  4 — 30° С	0,43
  4 — 35° С	0,59
  4 — 40° С	0,78
  4 — 45° С	0,98
  4 — 50° С	1,19
  4 — 55° С	1,43
  4 — 60° С	1,68
  4 — 65° С	1,94
  4 — 70° С	2,22
  4 — 75° С	2,51
  4 — 80° С	2,82
  4 — 85° С	3,14
  4 — 90° С	3,47
  4 — 95° С	3,81
  4 — 100° С	4,16
  4 — 105	4,53

Чтобы облегчить расчеты можно воспользоваться специальными онлайн калькуляторами. В исходные параметры нужно будет ввести объем бойлера. После этого программа рассчитает объем и начальное давление в газовой полости.

Гидробак для горячего водоснабжения имеет синий корпус (белый), для отопления красный.

Схема подключения бойлера с расширительным баком

Обвязка выполняется следующим образом:

• Вода к БКН подводится через обратный клапан. Такая мера предотвратит поступление нагретого теплоносителя в систему ХВС.
• Расширительный бачок лучше располагать в системе ГВС между обратным клапаном и бойлером. Это необходимо чтобы при открытии крана пользователю поступала сразу горячая вода.
  Допускается схема подключения расширительного бака к БКН, когда РБ ставится после бойлера. Функциональных отличий в работе группы безопасности не будет. При этом в ГВС сначала будет поступать остывшая вода из РБ, что не совсем комфортно.

Если обвязка бойлера с расширительным баком выполнена правильно при нагревании ГВС не будет срабатывать предохранительный клапан. Важно избежать двух крайностей:

• Перекачка расширительного бака — в этом случае давление будет выдавливать всю воду из емкости. Последствия: гидроудары и порча сантехнического оборудования при перегреве воды. Нужно снизить давление в баке. Для расчетов начальных параметров можно воспользоваться таблицей, приведенной выше.
• Заниженные показатели РБ — при нагреве теплоносителя будет срывать предохранительные клапана. Соответственно, эффективность группы безопасности будет сведена к нулю. Если не поднять давление в баке, даже при небольшом перегреве теплоносителя будет срабатывать группа безопасности.

Для системы горячего водоснабжения использующей бойлер косвенного нагрева важно установить группу безопасности, включающую предохранительный клапан, манометр и расширительный гидробак. Такая обвязка предотвратит порчу дорогостоящего сантехнического оборудования и уменьшит вероятность аварийной ситуации.

Расчет КПД котла

Хорошо известно, что первоначальная стоимость котла составляет небольшую часть общих затрат, связанных с котлом в течение его срока службы. В течение срока службы котла основные затраты связаны с расходами на топливо. Обеспечение эффективной работы котла имеет решающее значение для оптимизации затрат на топливо.

Не всегда верно, что котел будет работать с номинальной эффективностью. Почти всегда было обнаружено, что котлы работают с КПД намного ниже номинального, если не проводить надлежащий мониторинг эффективности.

КПД котла

КПД котла — это совокупный результат эффективности различных компонентов котла. У котла есть много подсистем, эффективность которых влияет на общую эффективность котла. Пара коэффициентов полезного действия, которые в конечном итоге определяют коэффициент полезного действия котла, составляют —

.

1. Эффективность сгорания
2. Тепловой КПД

Помимо этих значений КПД, существуют и другие потери, которые также играют роль при определении КПД котла и, следовательно, должны учитываться при расчете КПД котла.

Эффективность сгорания

Эффективность сгорания котла является показателем способности горелки сжигать топливо. Два параметра, которые определяют эффективность горелки, — это количество несгоревшего топлива в выхлопных газах и избыток кислорода в выхлопных газах. По мере увеличения количества избыточного воздуха количество несгоревшего топлива в выхлопе уменьшается. Это приводит к снижению потерь несгоревшего топлива, но к увеличению потерь энтальпии. Следовательно, очень важно поддерживать баланс между потерями энтальпии и несгоревшими потерями.Эффективность сгорания также зависит от сжигаемого топлива. Эффективность сгорания жидкого и газообразного топлива выше, чем твердого топлива.

Тепловой КПД

Термический КПД котла определяет эффективность теплообменника котла, который фактически передает тепловую энергию от камина к воде. На тепловой КПД сильно влияет образование накипи / сажи на трубах котла.

Прямой и косвенный КПД котла

Общий КПД котла зависит от многих других параметров, помимо эффективности сгорания и теплового КПД.Эти другие параметры включают потери при включении-выключении, потери на излучение, потери на конвекцию, потери на продувку и т. Д. На практике для определения КПД котла обычно используются два метода, а именно прямой метод и косвенный метод расчета КПД.

Прямая эффективность

Этот метод рассчитывает КПД котла по основной формуле КПД —

η = (выход энергии) / (вход энергии) X 100

Чтобы рассчитать КПД котла этим методом, мы делим общую мощность котла на общую потребляемую мощность котла, умноженную на сто.

Расчет прямого КПД —

E = [Q (H-h) / q * GCV] * 100

Где,

Q = количество произведенного пара (кг / час)

H = Энтальпия пара (Ккал / кг)

ч = Энтальпия воды (ккал / кг)

GCV = Высшая теплотворная способность топлива.

Косвенный КПД

Косвенный КПД котла рассчитывается путем определения индивидуальных потерь, происходящих в котле, и последующего вычитания суммы из 100%.Этот метод предполагает определение величин всех измеримых потерь, происходящих в котле, путем отдельных измерений. Все эти потери складываются и вычитаются из 100%, чтобы определить конечный КПД. Продувочный клапан во время процедуры остается закрытым. Этот метод должен быть реализован в соответствии с нормами, предусмотренными в стандартах BS845. Расчетные потери включают потери в дымовой трубе, радиационные потери, потери от продувки и т. Д.

Сравнение прямого и косвенного КПД —

Оба упомянутых выше метода определения КПД котла имеют как преимущества, так и недостатки.Самым большим преимуществом косвенного метода является то, что он также говорит об источниках потерь. Выявив косвенный КПД, можно узнать, где потери увеличиваются и могут быть уменьшены. С другой стороны, значения прямого КПД ближе к реальности по сравнению с косвенным КПД из-за непокрытых потерь, таких как радиационные потери, потери ВКЛ-ВЫКЛ и т. Д. Но прямой КПД может сказать нам только о величине общих потерь. Информация об индивидуальных потерях и их величинах не передается из прямого расчета эффективности.Всегда существует разница в значениях прямой и косвенной эффективности. Косвенный КПД измеряется в определенное время, тогда как прямой КПД измеряется в течение определенного периода времени, и, следовательно, во внимание также принимаются потери из-за колеблющихся нагрузок, включения-выключения котла и т. Д.

Мониторинг эффективности в реальном времени

КПД котла не остается фиксированным, и в процессе эксплуатации происходят большие отклонения от идеальных значений. Переход к мониторингу эффективности в реальном времени может значительно повысить эффективность котла в зависимости от типа котла и реальных условий на месте.Короче говоря, мониторинг и поддержание эффективности котла в течение всего срока эксплуатации котла является обязательным условием для сокращения счетов за топливо и уменьшения углеродного следа.

.

Контроль TDS в котловой воде

Клапаны продувки

Клапаны непрерывной продувки

В простейшем виде это игольчатый клапан. На виде сверху кольцевое пространство:

• Наружная окружность определяется седлом клапана.
• Внутренняя окружность, определяемая иглой.

Если требуется увеличение скорости потока, игла вынимается из седла и зазор между иглой и седлом увеличивается.

Для обеспечения разумной скорости через отверстие размер отверстия, необходимый для продувки 1111 кг / ч (из Примера 3.12.5), должен составлять около 3,6 мм.

Принимая диаметр седла клапана равным 10 мм, можно рассчитать диаметр иглы в точке, где он установлен, чтобы обеспечить требуемый расход 1111 кг / ч, следующим образом:

Следовательно: Решение уравнения показывает, что диаметр иглы при правильной настройке составляет 9,33 мм.Зазор составляет половину разницы диаметров при требуемом расходе 1111 кг / ч, а именно:

Это фундаментальный недостаток клапанов непрерывной продувки; зазор настолько мал, что трудно избежать засорения мелкими частицами.

Кроме того, еще предстоит решить проблему образования проблесков над седлом клапана. Небольшие зазоры означают, что смесь пара и воды с высокой скоростью течет близко к поверхностям иглы и седла.Эрозия (волочение проволоки) неизбежна, что приводит к повреждению и последующему отказу от отключения.

Клапаны непрерывной продувки разрабатывались на протяжении многих лет из простых игольчатых клапанов, и теперь они включают несколько ступеней, возможно, в форме трех или четырех седел клапана, которые постепенно увеличиваются, и даже включают винтовые проходы. Цель состоит в том, чтобы рассеять энергию постепенно, поэтапно, а не сразу.

Этот тип клапана был первоначально разработан для ручного управления и был снабжен шкалой и стрелкой, прикрепленными к ручке.В рабочих условиях была взята проба котловой воды, определено TDS и произведена соответствующая регулировка положения клапана.

Чтобы идти в ногу с современными технологиями и требованиями рынка, некоторые из этих клапанов непрерывной продувки оснащены электрическими или пневматическими приводами. Тем не менее, фундаментальная проблема малых зазоров, прокладки и вытяжки все еще существует, и повреждение седла клапана неизбежно. Несмотря на использование системы управления с обратной связью, произойдет чрезмерная продувка.

Запорные клапаны продувки котла

Есть преимущество в использовании большего устройства управления с большими зазорами, но открывать его только на некоторое время. Ясно, что умеренность необходима, если TDS котла необходимо поддерживать между разумными значениями, а клапаны DN15 и 20 являются наиболее распространенными размерами, которые можно найти.

Типичная конфигурация заключается в настройке контроллера на открытие клапана, например, при 3000 ppm, а затем на закрытие клапана при 3 000 — 10% = 2 700 ppm.Это обеспечит хороший баланс между клапаном разумного размера и точным управлением.

• Также важен тип выбранного клапана:
• Для небольших котлов с низкой скоростью продувки и давлением менее 10 бар (изб.) Электромагнитный клапан соответствующего номинала является экономически эффективным решением.

Для более крупных котлов с более высокой скоростью продувки и, конечно, для котлов с рабочим давлением более 10 бар (изб.), Требуется более сложный клапан, чтобы отводить отлив от седла клапана, чтобы защитить его от повреждений.

Клапаны

этого типа также могут иметь регулируемый ход, что позволяет пользователю гибко выбирать скорость продувки, подходящую для котла и любого используемого оборудования для рекуперации тепла.

.

Конденсационные котлы | Building America Solution Center

Сертифицированные дома ENERGY STAR, версия 3 / 3.1 (Rev.09)

Эталонный дизайн-дом ENERGY STAR — это набор характеристик эффективности, смоделированных для определения целевого показателя ENERGY STAR ERI [индекс энергоэффективности] для каждого дома, проходящего сертификацию. Поэтому, хотя перечисленные ниже функции не являются обязательными, если они не используются, для достижения цели ENERGY STAR ERI потребуются другие меры. Кроме того, обратите внимание, что Обязательные требования для всех сертифицированных домов, Приложение 2 [см. Список ниже], содержат дополнительные требования, такие как общие пределы утечки в воздуховоде, минимально допустимые уровни изоляции и минимально допустимые характеристики оконного проема.Поэтому EPA рекомендует партнерам ознакомиться с документами в Приложении 2, прежде чем выбирать меры.

Обратите внимание, что эффективность HVAC в эталонном дизайне для версии 3.1 отличается от эффективности для версии 3.0. Пожалуйста, ознакомьтесь с графиком внедрения сертифицированных домов ENERGY STAR для получения информации о версии программы, которая в настоящее время применима в вашем штате.

Приложение 2 требований национальной программы для домов, сертифицированных ENERGY STAR, версия 3 / 3.1 (Ред. 09) требует, чтобы дома заполняли следующие контрольные списки:

Контрольный список национального оценщика

Система HVAC.
10. Приборы для сжигания.
10.1 Печи, бойлеры и водонагреватели, расположенные в пределах давления в доме, имеют механическую или прямую вентиляцию. Альтернативы в сноске 57. ^{55, 56, 57}

Сноска 57) Естественно спроектированное оборудование разрешено в пределах границ давления в доме в климатических зонах 1-3, если оценщик следовал разделу 802 стандартов RESNET, включая ANSI / ACCA 12 QH-2014, приложение A, разделы A3 (Тест на угарный газ) и A4 (Испытание на разгерметизацию для зоны сгорания) и подтвердили, что оборудование соответствует ограничениям, определенным в пределах.

Дом DOE с нулевым потреблением энергии (версия 07)

Приложение 1 Обязательные требования.
Приложение 1, пункт 1) Сертифицировано в рамках программы сертифицированных домов ENERGY STAR или программы строительства новых многоквартирных домов ENERGY STAR.

Приложение 2 Дом DOE с нулевым потреблением энергии Целевой дом.
Программа Zero Energy Ready Home Министерства энергетики США позволяет строителям выбирать предписывающий или производительный путь. Согласно предписаниям DOE Zero Energy Ready Home, строители должны соответствовать или превосходить минимальную эффективность HVAC, указанную в Приложении 2 требований национальной программы, как показано ниже.Путь производительности DOE Zero Energy Ready Home позволяет строителям выбирать индивидуальную комбинацию показателей для каждого дома, которая эквивалентна по производительности минимальному индексу HERS смоделированного целевого дома, который соответствует требованиям Приложения 2, а также обязательным требованиям Zero Дом, готовый к использованию энергии, выставка 1.

2009 , 2012 , 2015 и 2018 Международный жилищный кодекс (IRC)

Соблюдайте все соответствующие разделы применимого Международного жилищного кодекса, включая соответствующие разделы Главы 13: Общие требования к механическим системам, Главы 14: Отопительное и охлаждающее оборудование, Главы 20 Котлов и водонагревателей, Главы 21 Гидравлические трубопроводы, Главы 22 Специальные трубопроводы и Системы хранения и Глава 24 Топливный газ.

Модернизация: 2009 , 2012 , 2015 и 2018 IRC

Раздел N1101.3 (Раздел N1107.1.1 в IRC 2015 и 2018). Дополнения, изменения, обновления или ремонтные работы должны соответствовать положениям этого кодекса, не требуя, чтобы неизменные части существующего здания соответствовали этому кодексу. (См. Код для дополнительных требований и исключений.)

Приложение J регулирует ремонт, реконструкцию, переделку и реконструкцию существующих зданий и предназначено для поощрения их дальнейшего безопасного использования.

2009 , 2012 , 2015 и 2018 Международный механический кодекс (IMC)

Соблюдайте все соответствующие разделы. Примечание. В главе 2 «Определения» определены категории устройств для сжигания в зависимости от типа вентиляции.

Международный кодекс энергосбережения (IECC), 2009 г.

403.1 Каждая система отопления и охлаждения должна иметь свой собственный термостат.

403.2 Воздуховоды — Изолируйте приточные каналы на чердаках как минимум до R-8 и всех остальных каналов как минимум до R-6.Герметичность воздуховода проверяют, как описано в 403.2.2 Уплотнение.

403.3 Трубопроводы механической системы, способные пропускать жидкости> 105 ° F или <55 ° F, должны быть изолированы по крайней мере до R-3.

403.6 Размеры отопительного оборудования должны соответствовать разделу M1401.2 Международного жилищного кодекса.

2012 IECC

R403.1 Каждая система отопления и охлаждения должна иметь свой собственный термостат. Если основная система отопления представляет собой печь с принудительной подачей воздуха, по крайней мере, один термостат должен быть программируемым.

403.2 Воздуховоды — Изолируйте приточные каналы на чердаках как минимум до R-8 и всех остальных каналов как минимум до R-6. Герметичность воздуховода проверяют, как описано в 403.2.2 Уплотнение. Обработчик воздуха должен иметь обозначение производителя, показывающее, что утечка воздуха составляет не более 2% от расчетного расхода воздуха при испытании в соответствии с ASHRAE 193.

R403.3 Трубопроводы механической системы, способные пропускать жидкости> 105 ° F или <55 ° F, должны быть изолированы по крайней мере до R-3. Изоляция трубопроводов, подверженная воздействию погодных условий, должна быть защищена от повреждений, вызываемых солнечным светом, влагой, оборудованием и ветром.Защита не может быть обеспечена липкой лентой.

403.6 Оборудование для обогрева и охлаждения должно иметь размеры в соответствии с Руководством S ACCA на основании нагрузок на здание, рассчитанных в соответствии с Руководством J ACCA или другими утвержденными методами расчета отопления и охлаждения.

2015 и 2018 IECC

403.1 Каждая система отопления и охлаждения должна иметь свой собственный термостат. Если основная система отопления представляет собой печь с принудительной подачей воздуха, по крайней мере, один термостат должен быть программируемым.

Раздел 403.3.1 Изоляция (предписывающая). Приточные и возвратные каналы на чердаках имеют изоляцию не менее R-8, если диаметр 3 дюйма или более, или R-6, если диаметр менее 3 дюймов. Все остальные воздуховоды имеют изоляцию не менее R-6, если диаметр 3 дюйма или более, и R-4,2, если диаметр менее 3 дюймов. Герметичность воздуховода проверяется согласно описанию в R403.3.2 Уплотнение. Воздухообрабатывающий агрегат должен иметь обозначение производителя, показывающее, что утечка воздуха составляет не более 2% от расчетного расхода воздуха при испытании в соответствии с ASHRAE 193.

R403.4 Трубопроводы механической системы, способные пропускать жидкости> 105 ° F или <55 ° F, должны быть изолированы по крайней мере до R-3. Изоляция трубопроводов, подверженная воздействию погодных условий, должна быть защищена от повреждений, вызываемых солнечным светом, влагой, оборудованием и ветром. Защита не может быть обеспечена липкой лентой.

403.7 Размеры нагревательного оборудования должны соответствовать Руководству ACCA S и J.

Модернизация: 2009 , 2012 , 2015 и 2018 IECC

Раздел R101.4.3 (Раздел R501.1.1 в IECC 2015 и 2018). Дополнения, изменения, обновления или ремонтные работы должны соответствовать положениям этого кодекса, не требуя, чтобы неизменные части существующего здания соответствовали этому кодексу. (См. Код для дополнительных требований и исключений.)

Стандарты американских подрядчиков по кондиционированию воздуха (ACCA)

ACCA Manual S. Выбор бытового оборудования, ANSI / ACCA 3-Manual S-2004, предоставляет информацию о том, как выбрать и рассчитать нагревательное и охлаждающее оборудование для соответствия ручной нагрузке J в зависимости от местного климата и условий окружающей среды на строительной площадке.Руководство S охватывает стратегии определения размеров для всех типов охлаждающего и нагревательного оборудования, а также исчерпывающие данные производителей о производительности по ощутимой, скрытой или тепловой мощности для различных условий эксплуатации.

Руководство ACCA D: Системы воздуховодов для жилых помещений , Руководство ANSI / ACCA 1-Руководство D-2011, содержит признанные ANSI принципы определения размеров воздуховодов и расчеты, применимые ко всем материалам воздуховодов; рабочая точка системы (подача куб. футов в минуту и ​​внешнее статическое давление) и размер воздуховодов для односкоростных и многоскоростных (ECM) нагнетателей; способ определения влияния трения в воздуховоде и падения давления в фитинге на производительность вентилятора и подачу воздуха; и данные эквивалентной длины.

Руководство ACCA J: Расчет нагрузки на жилые дома , 2-руководство ANSI / ACCA J-2011, содержит информацию для расчета нагрузок на отопление и охлаждение для определения размеров оборудования для частных домов на одну семью, небольших многоквартирных домов, кондоминиумов, таунхаусов, и промышленные дома.

Стандарт ACCA 5: Спецификация установки качества HVAC , ANSI / ACCA 5 QI-2010, детализирует признанные на национальном уровне критерии правильной установки бытовых и коммерческих систем HVAC, включая печи с принудительной подачей воздуха, бойлеры, кондиционеры и тепловые насосы.Стандарт охватывает аспекты проектирования, установки и систем распределения, а также необходимую документацию. Руководство для техников по качественной установке, выпущенное ACCA, объясняет Спецификацию качественной установки (QI) HVAC и предоставляет подробные процедуры для шагов, которые технические специалисты должны выполнить, и задокументировать, чтобы продемонстрировать соответствие Спецификации QI HVAC.

Стандарт 9 ACCA: Протоколы проверки качества установки HVAC, ANSI / ACCA 9 QIVP-2009, определяет протоколы для проверки установки систем HVAC в соответствии со Стандартом 5 ACCA.Протоколы служат руководством для подрядчиков, проверяющих и администраторов, которые участвуют в усилиях по проверке с использованием независимых объективных и квалифицированных третьих сторон, чтобы гарантировать, что установка HVAC соответствует требованиям Стандарта 5.

Национальный кодекс топливного газа (NFPA-54 2015)

Продукты сгорания из газовой печи (без конденсации) выводятся из здания с помощью специальных типов вентиляционных труб, изготовленных из различных материалов в зависимости от температуры дымовых газов, как указано в ANSI Z223.1, Национальный кодекс по топливному газу (NFPA-54 2012), «Таблица 12.5.1. Тип используемой вентиляционной системы». В Таблице 2 показаны соответствующие вентиляционные материалы для бытовых вентилируемых устройств сжигания, взятые из таблицы 12.5.1 NFPA.

Таблица 2. Допустимые типы вентиляции для различных типов устройств сгорания, выдержки из NFPA 54 2012, Национальный кодекс топливного газа, таблица 12.5.1.

Дополнительные соответствующие требования см. В Национальном кодексе по топливному газу.

Сеть жилищного энергоснабжения (RESNET) Ипотечная отрасль Национальные стандарты системы оценки энергопотребления дома

Процедуры и технические стандарты, в соответствии с которыми проводится оценка энергопотребления дома, включая энергетический аудит дома.

.

Модуляция котла — лучше?

В конструкцию большинства современных котлов заложена степень модуляции. Фото любезно предоставлено Smith Energy-Moss Park Armory

Модуляция котла имеет три преимущества; он снижает потери цикла, снижает износ компонентов и может (но не обязательно, как показано далее в этой статье) привести к более высокому тепловому КПД. Но помимо преимуществ, каково влияние регулирования мощности горения на газовые водогрейные котлы? Когда модуляция котла приводит к снижению КПД и риску поломки оборудования?

Чтобы понять эти проблемы, необходимо проанализировать, как работает котел, и какие потери связаны с его работой.

---

Связано: Перечень работ по обслуживанию котла

---

Основные операции котла: сжигание

Типичный водогрейный котел с предварительным смешиванием предназначен для выработки горячего газа путем сжигания топлива в присутствии воздуха с последующей передачей, насколько это возможно, тепловой энергии этого горячего газа в котловую воду. Котлы оцениваются по их тепловому КПД, который представляет собой просто отношение химической энергии, добавленной к котлу, к энергии, добавленной к котловой воде.По мере того как больше тепла передается от горячего газа в котловую воду, термический КПД увеличивается, а температура выходящего (дымового) горячего газа снижается.
Химическое представление идеального сгорания с природным газом представлено ниже:

2O2 + Ch5 = CO2 + 2h3O

Фактический процесс сгорания приводит к образованию других побочных продуктов или продуктов в концентрациях, отличных от указанных выше. К ним относятся:

• Воздействие азота в воздухе для горения, которое может привести к образованию оксидов азота (NOx) в горячем газе
• Несгоревшее топливо, если воздух и топливо не смешаны должным образом или если используется недостаточный воздух для горения
• Различные концентрации CO, CO2 и 02 в зависимости от количества воздуха, добавляемого в процесс сгорания

Почти все котлы настроены на добавление избыточного воздуха для обеспечения надлежащего смешивания воздуха с топливом и полного сгорания топлива.Также добавляется избыточный воздух, чтобы предотвратить перегрев горелки, когда пламя находится на поверхности горелки. Более высокие смеси газов и воздуха «выталкивают» пламя сгорания от горелки, тем самым снижая температуру горелки.

Потери котла

Потери энергии котла обычно возникают в результате:

• Потери в сухих дымовых газах (тепло побочных продуктов сгорания на выходе из котла)
• Энергия водяного пара на выходе из котла
• Радиационные и другие потери (обычно незначительные по сравнению с первыми двумя)

Когда достаточно тепловой энергии от горячих газов передается котловой воде, общая температура горячего газа опускается ниже точки росы по воде, и часть или вся вода становится жидкой.Энергия, выделяемая при превращении воды из пара в жидкость, улавливается котловой водой, что приводит к значительному повышению эффективности. Каждый фунт воды в горячем газе, преобразованном в жидкость, добавляет 1000 БТЕ в котловую воду.

Потери в сухих дымовых газах и потери водяным паром могут быть легко рассчитаны, если известно количество CO2 или 02 в дымовых газах (это используется для расчета точки росы воды в дымовых газах и определения концентраций продукты горячего газа) и температура дымовой трубы известна.Два примера представлены на рисунках 1 и 2 , где в качестве источника топлива используется природный газ.

Рис. 1 представляет собой расчет потерь, предполагающий 27-процентный избыток воздуха (соответствует девяти процентам CO2) и температуру дымовых газов 150F. Обратите внимание, что точка росы для газа при этом уровне избытка воздуха составляет 130,6 градусов — любая температура дымовых газов (и, соответственно, температура котла обратной воды) выше этой точки не приведет к конденсации дымовых газов.Общий КПД котла в установившемся режиме (без учета тепловых и других незначительных потерь), работающего в этот момент, составляет 88,1%.

Рисунок 2 предполагает те же условия, что и Рисунок 1 , однако температура дымовых газов была снижена до 120F. Это приводит к повышению эффективности на 92% или повышению эффективности на 3,9%. Это увеличение происходит из-за дополнительной энергии за счет скрытой теплоты парообразования в воде дымовых газов.

Теплообмен

Теплообменники котла предназначены для оптимизации передачи тепловой энергии горячего газа котловой воде.Количество тепла, переданного в этом процессе, представлено как:

Q = U • A • ∆Tlm

Где:

Q = количество переданного тепла

U = общий коэффициент теплообменника

A = эффективная площадь теплопередачи в теплообменнике

∆Tlm = средняя логарифмическая разница температур на входе / выходе горячих газов и входящей / выходящей котловой воды.

В этой статье не рассматриваются подробные элементы теплопередачи; скорее, он рассмотрит основные элементы, влияющие на передачу тепла.По сути, любое улучшение U, A или большей разницы температур приводит к большей теплопередаче и более высокой эффективности котла.

Общий коэффициент

U обратно пропорционален сопротивлению теплового потока в теплообменнике (т.е.U = 1 / Сопротивление). Позиции сопротивления тепловому потоку включают:

• Сопротивление конвективной теплопередаче от горячего газа к слою загрязнения на горячей стороне теплообменника
• Сопротивление кондуктивной теплопередаче через засорение горячей стороны
• Сопротивление кондуктивной теплопередаче через материал теплообменника
• Сопротивление кондуктивной теплопередаче через водные загрязнения
• Сопротивление конвективной теплопередаче от загрязнения со стороны воды в котловую воду

Для кондуктивной теплопередачи сопротивление определяется теплопроводностью материала (константа) и толщиной материала.Потери конвективной теплопередачи менее очевидны, поскольку они регулируются коэффициентом конвективной теплопередачи, который зависит от свойств газа / жидкости и характеристик потока. Одним из основных факторов, влияющих на эти коэффициенты, является то, является ли поток турбулентным с большим перемешиванием или ламинарным, когда поток очень однороден. Переход от турбулентного потока к ламинарному потоку может снизить этот коэффициент конвективной теплопередачи в пять или более раз. Это усугубляется тем фактом, что сопротивление конвективной теплопередаче обычно намного больше, чем сопротивление кондуктивной теплопередаче.Из-за этого воздействия большое внимание уделяется проектированию теплообменников для работы с турбулентными потоками воды и газа.

Цикл котла

Последним пунктом в описании основных операций котла является описание типичного цикла котла для котла с вентилятором или с избыточным давлением. Каждый раз, когда котел приводится в действие, он проходит цикл предварительной продувки для удаления любых остаточных газов в камере сгорания. Это делается из соображений безопасности и достигается путем пропускания воздуха для горения без топлива в течение заданного периода времени.Во время этого процесса тепло передается от горячей котловой воды в теплообменнике к более холодному потоку воздуха для горения. Эта теплопередача представляет собой потерю энергии, но она снова необходима из соображений безопасности. После цикла продувки топливо добавляется к воздуху для горения, смесь зажигается, и котел начинает нормальный режим работы. После выключения котла выполняется дополнительная продувка для удаления любых остаточных газов. Эти процессы продувки являются основной причиной потерь цикла, которые снижают общую эффективность котельной.

Модуляция котла

Почему модуляция? Раньше котлы проектировались только с одним режимом работы — вкл / выкл. Они не были предназначены для стрельбы с любой другой скоростью, кроме их полной номинальной мощности. Когда потребности в отоплении для объекта были меньше, чем мощность котла, котлы подвергались циклическому включению, при котором они включались, удовлетворяли нагрузку, а затем отключались. Чем больше разница между тепловой нагрузкой и мощностью котла, тем больше количество циклов котла.

Как упоминалось ранее, чрезмерные циклы котла приводят к потерям цикла, но они также увеличивают общий износ оборудования. Ограниченное количество реле и контактов в электрических компонентах, которые они могут выдержать, и эти компоненты необходимо будет заменять с большей частотой при чрезмерном циклическом воздействии.

По мере того, как в конструкции котлов были внесены новшества, производители начали предлагать блоки с несколькими скоростями горения (многоступенчатое горение), за которыми следовали устройства, которые могли плавно переключаться между фиксированной низкой и высокой скоростью горения.В котлах с вентилятором модуляция достигается за счет уменьшения потока воздуха и газа в котел. Отношение низкой пожарной нагрузки к высокой определяется как способность котла к диапазону регулирования. Большинство современных дизайнов имеют встроенный уровень модуляции; либо с котельными агрегатами, имеющими соответствующий диапазон регулирования, либо с использованием нескольких двухконтурных котлов.

Когда мы смотрим на уравнение теплопередачи, представленное ранее, модуляция котла означает более эффективную площадь теплопередачи (A) для количества тепла, добавляемого в систему.Этот эффект проиллюстрирован на кривых КПД на рис. 3 .

Объединяя все вместе — влияние высоких скоростей отклонения

Из предыдущих обсуждений следует, что более высокая модуляция котла лучше. Возникает фундаментальный вопрос: не будет ли котел с экстремальным диапазоном регулирования быть намного эффективнее, чем котел с диапазоном изменения 5: 1? Ответ на этот вопрос не обязательно, как показано ниже.

Для достижения экстремального диапазона регулирования котлы с большим диапазоном регулирования настроены на подачу большего количества избыточного воздуха при таких низких скоростях горения, чтобы их горелка оставалась холодной.Этот дополнительный избыток воздуха значительно снижает точку росы воды в дымовых газах, а также изменяет потери в сухих газах. Чтобы проиллюстрировать этот эффект, пример, использованный в , рис. 2, обновлен, чтобы отразить изменение 20: 1, где 02 установлено на 11 процентов (соответствует 5,6 процента CO2 и 97 процентам избыточного воздуха). Результаты показаны ниже на рис. 4 .

Обратите внимание, что точка росы снижена со 130.От 6 до 117 градусов, и котел больше не находится в диапазоне конденсации. Это представляет собой снижение общей эффективности на 3,7%, и это только начало плохих новостей. При уменьшении общего потока газа при экстремальной модуляции существует вероятность того, что поток газа через теплообменник станет ламинарным из-за значительно уменьшенного воздушного потока. Если таким же образом уменьшить циркуляцию воды в бойлере в соответствии с интенсивностью горения, то поток воды также может стать ламинарным. Если первичное сопротивление тепловому потоку возникает из-за конвекции тепла на стороне газа и воды и если одно или несколько из этих сопротивлений увеличиваются в пять раз, то общая производительность теплообменника значительно падает.

Конечным результатом будет повышение температуры дымовых газов и более высокие потери в котле. Есть и другие негативные последствия. Если поток со стороны воды становится ламинарным, температура материала теплообменника повышается. Если он достаточно поднимется, это может вызвать локальное кипение в областях вдоль стенки теплообменника. Поскольку эти пузырьки пара образуют растворенные твердые вещества в котловой воде, они будут выходить из раствора и прикипеть к стенке теплообменника, что приведет к увеличению слоя загрязнения.Этот слой добавляет дополнительное сопротивление тепловому потоку, что способствует большему пропариванию. Если температура становится достаточно высокой, теплообменник выйдет из строя, потому что котловая вода обеспечивает необходимое охлаждение, чтобы защитить его от повреждений.
Последняя важная область воздействия — управление пламенем. Когда в котле используется избыток воздуха, превышающий 50 процентов, это влияет на стабильность пламени сгорания, что может привести к чрезмерным сбоям пламени, ложным отключениям и потерям цикла.

На рынке, однако, высказываются предположения, что потери в установившемся режиме, возникающие из-за высоких скоростей модуляции котла, превосходят потери цикла, которые возникают в модулирующих котлах 5: 1.Johnston Boiler Company опубликовала исследование именно по такому сценарию, в котором подчеркивается, что даже с вытекающими потерями в цикле котел с изменяющимся режимом 4: 1 будет более эффективным, чем идентичный котел, работающий на 10% полного огня1. При снижении эффективности и возможном повреждении котла некоторые производители намеренно ограничивают динамический диапазон своих котлов до 5: 1 и проводят лабораторные испытания, чтобы продемонстрировать истинную эффективность котлов при различных скоростях горения. Это не экстраполированные показатели эффективности с использованием одной точки данных при более высокой скорости стрельбы, а затем расширенные до более низкой скорости стрельбы.Способ действительно узнать, какова эффективность в любом из условий обжига, — это запросить прямые лабораторные результаты в этих рабочих точках и не принимать прогнозируемые или расчетные числа.

Заключение

Реалистичные коэффициенты модуляции котла помогли повысить общий КПД котельной системы за счет снижения потерь в цикле и увеличения теплового КПД, но экстремальный диапазон изменения (выше 10: 1 и выше) может дать противоположный эффект. При продуманном проектировании котельной необходимо учитывать фактическую (не экстраполированную) эффективность котла с учетом рабочего диапазона оборудования и согласования ожидаемых нагрузок на установку с правильным выбором размера котла.

---

Артикул:

1 Johnston Technical Brief, Сравнение эффективности: 4: 1, изменение размера и 10: 1, Johnston Boiler Company, 17 марта 2003 г.

.

Разное