Выбор водонагревателей

Классификация

Водонагреватели предназначены для решения двух очень важных задач в любом доме — отопления и обеспечения горячей водой. В некоторых моделях этих устройств эти две функции совмещаются.

По виду источника энергии устройства можно разделить на:

• электрические;
• газовые;
• работающие на жидком топливе (дизельное топливо);
• работающие на твердом топливе (дрова, брикеты, уголь).

Для водонагревателей, работающих на природном или сжиженном газе, на жидком или твердом топливе, можно говорить о двух видах — приборы с открытой камерой горения и с закрытой камерой горения.

Открытая камера горения — это приборы, которые используют для горения воздух из помещения, в котором они установлены. Продукты горения при этом выводятся в атмосферу через дымоход.
Закрытую камеру горения имеют приборы, у которых забор воздуха ведется снаружи, продукты горения также выводятся через дымоходы, но закрытая камера полностью изолирована от жилых помещений.

По принципу организации подогрева бывают проточные и накопительные водонагреватели.

Проточные нагреватели

Проточные водонагреватели нагревают воду в процессе ее протекания через теплообменник, т.е. во время ее использования, не имеют емкости с заранее подогретой водой и требуют наличия какой-то минимальной сети подачи воды.

Простейший пример проточного нагревателя — нагреватели, устанавливаемые непосредственно на кран смесителя кухни или ванной в период, когда в наших квартирах в период ремонта теплосети нет горячей воды.

Другой пример проточных нагревателей — газовые водогрейные колонки с открытой камерой сгорания, имевшие широкое применение в городских, в том числе московских, квартирах 60-х и 70-х годов,

Существует множество моделей проточных электронагревателей от самых примитивных, до сложнейших.
Наиболее сложные снабжены автоматикой для поддержания заданной температуры при изменении протока воды в определенных пределах и защитой электронагревателя от работы при отсутствии воды. Эту защиту принято называть «защита от сухого хода».

Накопительные нагреватели

Этот вид нагревателей имеет в своей конструкции какую-то емкость, в которой производится подогрев воды. По способу монтажа водонагреватели бывают напольные и настенные, а по устройству — работающие под давлением и без давления. Более сложные модели имеют, как правило, автоматическое поддержание заданной температуры воды. В последнее время появились модели со встроенным микропроцессорным управлением. Естественно, что поддержания температуры воды нет и не может быть у нагревателей, работающих на угле или дровах.

Простейший вид накопительного настенного нагревателя работающего без давления — емкость со встроенным электрическим нагревателем для душевой на садовом участке. Такого же типа нагреватели используются в подсобном хозяйстве для мытья рук и посуды.

Накопительные нагреватели, работающий под давлением, имеют еще одно короткое название — бойлер. Бойлер — это герметичный сосуд, емкостью от 25 до 160 л, внутри которого вмонтирован нагреватель. Нагреватель имеет два режима работы: разгонный — для быстого (за 12-20 мин) нагрева всего объема до 80°С и дежурный — для длительного поддержания указанной температуры.

Котлы

В отличие от обычных бытовых водонагревателей, водогрейных колонок и бойлеров, мощные стационарные водонагреватели, предназначенные в основном для отопительных целей, принято называть котлами.

Виды котлов

Котлы бывают водогрейные, отопительные и универсальные.

Отопительные используют в основном замкнутый круг водооборота, а водогрейные и универсальные имеют постоянную подпитку из системы водоснабжения. К трубопроводам отопительных котлов не предъявляются требования по экологичности материалов, в то время как к материалам водогрейных и универсальных котлов такие требования достаточно высоки. В настоящий момент на рынке предлагаются несколько десятков моделей отечественных и импортных котлов мощностью от 10 до 420 кВт, что соответствует тепловой мощности от 5000 до 360 000 Ккал/ч.

Корпуса котлов изготавливаются из толстой стали или чугуна, а сами корпуса тщательно теплоизолируются для уменьшения теплоотдачи внутрь помещения. Большинство современных котлов снабжено универсальными горелками, способными работать на газе или солярке. Горение поддерживает система автоматики. Некоторые модели имеют раздельные контуры для циркуляции воды для отопления и горячей хозяйственной воды, специальные циркуляторы для более интенсивного обращения воды в контурах отопления. Для более правильной и продолжительной эксплуатации некоторые модели котлов требуют установки в системе домашнего водоснабжения мембранных расширительных баков.

Мембранные расширительные баки устанавливают для сглаживания гидроударов, поддержания давления и компенсации объемного расширения воды при нагревании.

Выбор котла

При выборе котла для отопления дома руководствуются расчетами теп-лопотерь, произведенными для всех помещений строения. Эти потери зависят от общих параметров дома — вида и толщины стен, качества теплоизоляции пола и перекрытий, а также от конкретных параметров каждого помещения — числа дверей, окон, примененного материала и исполнения.

При выборе котла для подогрева воды производят расчет пиковой потребности в горячей воде и тепловой мощности, необходимой для ее нагрева. При выборе универсального котла предыдущие две потребности суммируются. При выборе топлива, на котором будет работать котел, следует оценить устойчивость газо- или электроснабжения.

Например, если загородный дом имеет не очень надежное газовое снабжение, следует выбрать котел, автоматически переходящий на резервный вид топлива — солярку.

Выбор котла лучше доверить фирме, имеющей опыт в таких расчетах, а при самостоятельном выборе следует внимательно ознакомиться с документацией производителей котлов или получить консультацию у продавцов этого оборудования.

Еще один аргумент в пользу скрупулезного подбора котла — далеко не все котлы хорошо отрабатывают снижение нагрузки, что может потребоваться в период оттепелей. Обычно это снижение составляет 30-40%, и лишь немногие котлы допускают снижение нагрузки до 10-20%.

Приблизительный расчет

Приблизительный расчет котла можно выполнить исходя из удельной мощности котла на 10 м2 отапливаемого помещения с учетом районных поправок. Так, для подмосковных районов такая мощность равна 1,2-1,5 кВт, для северных районов 1,5-2,0 кВт, для южных — 0,7-0,9 кВт.

Практический пример

Проведем расчет для дома с общей площадью отапливаемых помещений 100 м2 и среднего значения удельной мощности — на отопление 10 м2 требуется 1 кВт установленной мощности котла.
Зная общую площадь отапливаемых помещений S, мощность котла W для отопления дома должна быть:
W_котла = S/10 = 100/10 = 10 кВт
Объем системы отопления V_сист, или объем жидкости, которой заполняется система, подсчитывается из соотношения: на 1 кВт установленной мощности котла требуется 15 л жидкости.
Объем жидкости в системе отопления составит:
V_cист = Р_котла Х 15 = 10X15 = 150 л
В качестве жидкости для заполнения системы отопления используется вода или вода с добавлением этиленгликоля (тосола). Добавление этиленгликоля делается в том случае, если в процессе эксплуатации системы отопления возможны перерывы в зимнее время.

Баки мембранные расширительные

Расширительные мембранные баки используются в системах водоснабжения и системах отопления загородных и частных домов. В системах водоснабжения баки устанавливаются в целях поддержания давления воды в сети и для предотвращения гидродинамических ударов в момент включения насосов, питающих систему водой. В системах отопления баки применяются для компенсации температурного расширения воды.

Баки изготавливают для холодной питьевой, холодной и горячей питьевой воды и для систем отопления. Если баки предназначены для питьевой воды, то в конструкции баков применяют материалы, не нарушающие химические и органолептические качества воды. Такие баки должны сопровождаться сертификатом безопасности.

Конструкция

Мембранные расширительные баки представляют собой сосуд, разделенный мембраной на две камеры, в одной из которых под давлением находится газ, а другая часть его соединена с системой водоснабжения или отопления. Соединение бака с магистралью выполняется с помощью специальных штуцеров.

Баки изготовливают из коррозионно стойких материалов, а баки систем водоснабжения питьевой водой имеют мембрану из бутила или иного материала, не ухудшающего качество воды.

Баки бывают горизонтального и вертикального исполнения. Конструкция бака бывает разъемной и неразъемной. Разъемная конструкция предусматривает возможность замены мембраны в процессе эксплуатации бака.

Стандартные рабочие давления мембранных баков обычно лежат в пределах от 3 до 10 бар, а предварительно установленное производителем давление газа в баках составляет 3-4 бара. Давление газа в баке окончательно устанавливается потребителем на месте его эксплуатации. Некоторые модели мембранных баков снабжаются элементами контроля и автоматизации.

В зависимости от потребления воды, объема магистрали водоснабжения или отопления, мощности насоса, подающего воду в магистраль, а также ряда других параметров, выбирают объем мембранного бака. Поэтому отечественные и зарубежные производители предлагают на рынке баки от 8 до 1000 и более литров.

Расчет бака

Приблизительный расчет мембранного бака для системы отопления делается после расчета мощности котла отопления W_котла и объема системы отопления V_cист.

Для систем отопления, заполненных водой, при температурах нагрева воды до 95° С коэффициент температурного расширения K_воды можно принять равным 4%.

Если жидкость в системе отопления — смесь воды и этиленгликоля (тосола), то на каждые 10% примеси к К нужно добавить поправку k — еще 0,4%.

Таким образом, коэффициент температурного расширения для смеси воды и этиленгликоля вычисляется по формуле:
К = 4% + 0,4 х k

Максимально допустимое давление в системах отопления P_max обычно не выше 2,5 бар. Давление газа в баке Р_бака для баков систем отопления устанавливается равным статическому давлению жидкости и на практике равно высоте жидкости в системе отопления.

Расчет объема бака можно провести по формуле:
V_бака = V_котла х 15 х K/G, где G — расчетный коэффициент, определяемый отношением:
G = (P_max — Р_бака) / (P_max + 1)

Пример: площадь строения 360 м², мощность котла 40 кВт, объем жидкости в системе отопления 600 л, примесей этиленгликоля в воде 20%, а высота системы отопления 6 м (0,6 бар).

Произведем расчет расчетного коэффициента: G = (P_max — Р_бака) / (P_max + 1) = (2,5 - 0,6) / (2,5 + 1) = 0,54

Вычисляем объем бака: V_бака = W_котла х 15 X K/G = 50 X 15 х 0,54 = 405 л