Накопительные водонагреватели. Защита от накипи. Что такое аккумулирующий водонагреватель


Аккумулирующие баки - Водонагреватели - DZ Dražice

Характеристика аккумулирующего бака

Аккумулирующие баки служат для аккумулирования избыточного тепла из источника.

Источником может быть:

  • котел, работающий на твердом топливе
  • тепловой насос
  • солнечный коллектор
  • каминная топка.

Некоторые модели баков могут присоединяться и к несколько источникам энергии.

Баки серии NAD служат только для сохранения тепла в системе отопления, серия NADO позволяет прямой нагрев хозяйственной воды во внутренней эмалированной емкости или предварительный подогрев для следующего водонагревателя.

Все зависит от температуры отопительной воды, которая аккумилируется в баке. Благодаря непосредственному подключению котлу, достигается прямой нагрев хозяйственной воды до необходимой температуры во внутренней емкости. Напротив, подключение к солнечному коллектору или тепловому насосу позволяет производит только предварительный подогрев хозяйственной воды, поэтому необходимо подключить следующий водонагреватель, например, электрический, который дополнительно подогреет воду до необходимой температуры или в аккумулирующий (накопительный) бак вмонтировать электрический термоэлемент TJ 6/4" или нагревательный фланец TPK (дополнительное оборудование для добавочного нагрева воды).

Включение в отопительную систему с котлом на твердом топливе аккумилирующего бака позволяет котлу при подходящей температире работать в оптимальном режиме.

Принадлежности аккумуляционных баков

Выборным дополнением является термоизоляция – полиуретановая пена (молитан) толщиной 100 мм. Состоит из верхнего крышки, крышек фланцев и крышек отверстий. Термоизоляция поставляется в отдельной упаковке.

ПРИМЕР ПОДКЛЮЧЕНИЯ КОТЛА НА ТВЕРДОМ ТОПЛИВЕ К АККУМУЛИРУЮЩЕ­МУ БАКУ

ПЕРЕЧЕНЬ АККУМУЛИРУЮЩИХ БАКОВ

Аккумулирующие баки без внутреннего резервуара

ИсполнениеТип
Аккумулирующие баки без внутреннего резервуара с возможность размещения от одного до трех фланцов NAD 250 v1
NAD 500 v1
NAD 750 v1
NAD 1000 v1
Аккумулирующие баки без внутреннего резервуара с возможность размещения патрубков G 6/4" NAD 500 v2
NAD 750 v2
NAD 1000 v2
Аккумулирующие баки без внутреннего резервуара с фланцем для монтажа нагревательного элемента TPK или без фланца, только с патрубками NAD 300 v3
NAD 500 v3
NAD 750 v3
NAD 1000 v3
Аккумулирующие баки без внутреннего резервуара с фланцем для монтажа нагревательного элемента TPK и теплообменником 1,5 м^2 NAD 500 v4
NAD 750 v4
NAD 1000 v4
Аккумулирующие баки без внутреннего резервуара с фланцем для монтажа нагревательного элемента TPK и с двумя теплообменниками 1,5 м^2 NAD 500 v5
NAD 750 v5
NAD 1000 v5
Аккумулирующие баки без внутреннего резервуара без фланца для круглогодичной эксплуатациина открытом воздухе NAD 500 v8 

Аккумулирующие баки с внутренним резервуарем

ИсполнениеТип
Аккумулирующие баки с внутренним резервуарем, с фланцем или с патрубком G 6/4" NADO 500 v1
NADO 750 v1
NADO 1000 v1
Аккумулирующие баки с внутренним резервуарем, с фланцем для монтажа нагревательного элемента TPK и теплообменником 1,5 м^2 NADO 500 v2
NADO 750 v2
NADO 1000 v3
Аккумулирующие баки с внутренним резервуарем, с фланцем для монтажа нагревательного элемента TPK и с двумя теплообменниками 1,5 м^2 NADO 500 v3
NADO 750 v3
NADO 1000 v3
Аккумулирующие баки со встроенным нержавеющим теплообменником, трубчатый теплообменники двe трубы для электрического нагревательного элемента типа TJ NADO 300/20 v6
NADO 500/25 v6
NADO 750/35 v6
NADO 1000/45 v6
 Аккумулирующие баки с внутренним резервуарем, трубчатый теплообменник и двe трубы для электрического нагревательного элемента типа TJ   NADO 500/200 v7
NADO  750/200 V7
NADO 1000/200 v7 

 

ИсполнениеТип
Аккумулирующие баки без внутреннего резервуара UKV UKV 102
  UKV 300
  UKV 500

 

Фотогалерея

Titanová anoda CORREX MP s napájením

NAD 250 v1

NADO 500/300 v1

www.dzd.cz

Введение. Разработка аккумулирующего электроводонагревателя электродного типа

Разработка аккумулирующего электроводонагревателя электродного типа

курсовая работа

Графики нагрузки энергосистемы в нашей стране имеют весьма большие ночные провалы. Заполнение ночных провалов графиков нагрузки даёт возможность включения в это время наряду с другими теплоаккумулирующими приборами установки теплоаккумулирующих ёмкостных электроводонагревателей с оплатой электроэнергии по льготному ночному тарифу, значительно более дешёвому чем дневной. Разбор же горячей воды потребителем может вестись в любое время суток. Именно по этим вышеперечисленным причинам ёмкостные нагреватели получили широкое распространение.

Аккумулирующий водонагреватель имеет сосуд с усиленной теплоизоляцией, обеспечивающий долгое хранение нагретой воды, и устройство для регулирования или ограничения температуры воды. Емкость его обычно зависит от дневной потребности в горячей воде с температурой около 85°С.

Закрытый водонагреватель функционирует под давлением воды в водопроводе. Расход воды регулируется одним или несколькими вентилями в системе слива. Это позволяет обслуживать одним прибором несколько точек разбора. Прибор присоединяется к водопроводной сети через специальную защитно-регулировочную арматуру. Рабочим бакам закрытых водонагревателей придают большую прочность, так как они постоянно находятся под полным давлением водопроводной сети , которое может достигнуть 6*105 Па, а в отдельных случаях и 10*105 Па; при нагреве к этому давлению добавляется давление от расширения воды. Подача холодной воды в рабочий бак из водопроводной сети идёт напрямую, а регулирование расхода горячей воды находится на линии слива, на ней устанавливается вентиль горячей воды. При сливе горячей воды в бак из водопровода поступает такое же количество холодной воды.

Водонагреватели снабжаются термоограничителями, уствака которого значительно выше чем у терморегулятора. Термоограничитель срабатывает только при аварии терморегулятора, отключая нагревательные элементы.

Для обеспечения безопасности эксплуатации закрытых электроводонагревателей применяют предохранительную аппаратуру, например, на линии подвода холодной воды из водопровода монтируется предохранительный клапан, который в случае недопустимого большого повышения давления в рабочем баке уменьшает избыточное давление, спуская излишек воды через специальную воронку в канализацию.

Рабочий бак нагревателя представляет собой цилиндрический резервуар с выпуклым (или вогнутым) днищем и крышкой. Толщину стенок бака определяют расчётом на прочность с учётом испытательного давления воды.

Для установки приборов напольного типа на пол предусматриваются три-четыре ножки или специальное цилиндрическое основание. Лучший материал для рабочего бака - нержавеющая сталь - прочный коррозионно-стойкий материал, но применение её ограничено из-за дефицитности и дороговизны. Защитные покрытия повышают срок службы бака из обычной углеродистой стали. Широкое применение получило горячее или гальваническое цинкование внутренней поверхности стального бака.

В ёмкостных электронагревателях применяют в основном открытые нагревательные элементы, выполненные из проволоки высокого сопротивления, уложенные в керамическое основание, и закрытые (ТЭН). Реже в крупных промышленных нагревателях применяют электродные нагревательные элементы в которых ток, проходя через воду помещённую между двумя пластинами, нагревает её. Для равномерного распределения температуры воды внутри бака нагревательный элемент размещают в нижней его части: чем ниже расположен нагревательный элемент, тем лучше.

Кожух электроводонагревателя - его внешняя оболочка. Он служит для защиты теплоизоляции, электромонтажа нагревателей и терморегуляторов, для крепления на стене или установки на полу, а так же для придания прибору внешнего вида, соответствующего требованиям технической эстетики.

Теплоизоляция - это один из важнейших узлов теплоаккумулирующих электроводонагревателей. Для теплоизоляции используется пространство между рабочим баком и кожухом. Днище, как правило, не теплоизолируется. В качестве теплоизоляционных материалов обычно применяют пробку, минеральную вату, стекловолокно, пенопласт.

Электроводонагреватели снабжают терморегулирующими устройствами, которые подразделяются на следующие типы:

- терморегуляторы , которые при достижении заданной температуры воды отключают, а в последствии включают прибор снова;

- термоограничители, которые при достижении водой заданной температуры отключают электроэнергию. Повторное включение должно осуществляться вручную.

- Предохранительные термоограничители препятствующие увеличению температуры воды, например, в случае отказа терморегулятора.

Потребность в предохранительных термоограничителях, устанавливаемых вместе с терморегуляторами, объясняется возможностью возникновения аварийных ситуаций в результате выхода из строя терморегулятора.

1 Разработка технологической схемы нагревателя и краткое описание

работы его основных узлов

Корпус рассчитываемого аккумулирующего нагревателя представляет собой вертикально расположенный цилиндрический сосуд с двумя полусферами с его торцов. Корпус выполнен из нержавеющей стали, и конструктивно состоит из трёх частей, снабжённых фланцами, и соединённых между собой болтовыми соединениями через резиновую уплотнительную прокладку, для исключения течи в соединениях. Такая конструкция корпуса позволяет легко разбирать и собирать нагреватель для его очистки и доступа к внутренним элементам с целью их замены или ремонта. Подвод холодной воды от централизованной системы водоснабжения осуществляется через двухдюймовый водопроводный вентиль, сетчатый фильтр и предохранительный клапан с нижней стороны бака нагревателя. Фильтр необходим для очистки воды с целью предотвращения загрязнения нагревателя и преждевременного выхода его из строя. Предохранительный клапан предназначен для отвода избыточного количества воды из рабочего бака при её нагреве и закрытом вентиле холодной воды. Отвод горячей воды из нагревателя осуществляется из верхней его части, так как в процессе нагрева тёплая вода поднимается кверху. На отводе горячей воды установлен водопроводный вентиль. В самую нижнюю точку корпуса вварен отвод с дюймовым вентилем для осушения ёмкости в случае ремонта или плановой очистки нагревателя. Все отводы до ближайшего вентиля или клапана выполнены из труб из нержавеющей стали и вварены в корпус нагревателя. Блок пластинчатых электродов выполнен из нержавеющей стали и расположен в нижней части корпуса, так как более холодная вода собирается внизу. Пластины электродов в разрезе представляют собой равносторонний треугольник соединяются в звезду с нулевым проводом и подвешены на четырёх токоведущих стержнях из нержавеющей стали диаметром 20 мм. Для большей механической прочности и исключения возможности возникновения короткого замыкания, вследствие незначительной деформации токоведущих стержней, пластины соединены между собой болтовым соединением через изолирующие эбонитовые втулки и шайбы. Токоведущие стержни выходят и верхней части бака нагревателя, располагаются друг относительно друга в вершинах равностороннего треугольника с центром расположенным на продольной оси бака, изолированы от корпуса резиновыми конусами и являются вводами для подключения силового кабеля. Использование резиновых конусов позволяет не только электрически изолировать стержни от основного корпуса, но и предотвратить течь воды наружу вдоль стержней. Для защиты нагревателя от «сухого» хода и отключения питания при уровне воды в баке ниже установленного в верхней части корпуса предусмотрен датчик электродного типа, изолированный таким же способом как и силовые токоведущие стержни. Если уровень воды в баке опустится ниже нижнего конца электрода, сопротивление между электродом и корпусом резко возрастёт и схема управления снимет питание с нагревателя и подаст соответствующую сигнализацию. Для измерения температуры воды на среднем уровне боковой поверхности корпуса расположен датчик температуры, сигнал с которого поступает на схему управления нагревателем. Измерительным органом датчика температуры является чувствительный терморезистор, изменяющий своё сопротивление пропорциональную температуре среды в которой он расположен, в данном случае воды. Для большей надёжности системы выше датчика температуры расположено термореле, измерительным органом которого является биметаллическая пластина. Реле отстроено на замыкание контактов при температуре превышающей 90°С. В целях электробезопасности корпус нагревателя заземляется. В нормальном режиме эксплуатации нагревателя вентили горячей и холодной воды должны быть открыты для беспрепятственного выталкивания горячей воды обратно в систему водоснабжения в случае если вентили у непосредственного потребителя закрыты, а вентиль осушения закрыт. Клапан избыточного давления является не рабочим а аварийным. Величина уставки давления срабатывания для клапана выбирается в зависимости от давления в системе водоснабжения на уровне установки нагревателя. Для снижения тепловых потерь снаружи корпус электронагревателя теплоизолирован.

2 Вычисление мощности и тока нагревателя и параметров электродов

Вычисление объёма бака нагревателя.

В соответствии с исходными данными объём будет состоять из суммы объёмов цилиндра диаметром 1200мм и высотой 1750мм и сферы диаметром 1200мм:

=3.49 (м3)

Вычисление массы воды в нагревателе.

Плотность горячей воды равна г = 990 кг/м3

Вычисление мощности нагревателя.

где:

C=4.2 кДж/кг°С - теплоёмкость воды;

tн=15 °С - начальная температура воды;

K=1.1 - коэффициент запаса;

з=0,75 - коэффициент полезного действия нагревателя;

ф=6 часов - время нагрева воды в нагревателе от начальной до конечной температур.

По условиям задания нагреватель обеспечивает нагрев воды в ночное время в целях экономии средств (в ночное время электроэнергия стоит дешевле) и выравнивания суточного графика нагрузки. Поэтому целесообразно выбрать время нагрева около 6-7 часов. В сокращении времени нагрева нет необходимости, так как это повлечёт за собой неоправданное увеличение мощности нагревательных элементов и потребляемого тока, а следовательно и увеличение стоимости всего силового оборудования (кабели, электрические коммутационные и защитные аппараты).

Выбор напряжения сети и вычисление линейного и фазного токов нагревателя.

Мощность рассчитываемого нагревателя составляет приблизительно 70кВт поэтому питаться он будет от трёхфазной сети переменного тока напряжением 380В. Использование сети для питания электроводонагревателя с напряжением выше 380В не допустимо из-за повышенной опасности поражения электрическим током, т.к. в нем тепло выделяется непосредственно в воду, которая сама является сопротивлением. Использование для питания электроводонагревателя сети с напряжением менее 220В не представляется возможным из-за больших токов.

Электроды нагревателя соединены по схеме звезда с нулевым проводом.

Вычисление фазного сопротивления.

Вычисление площади и линейных размеров электродов.

Расстояние л между электродами примем равным 2см.

Удельное сопротивление хозяйственно-питьевой воды с=500 Ом*см.

Принимаем электроды квадратной формы со стороной

Для учёта снижения площади электрода при образовании накипи принимаем стороны электрода равными 24см.

fis.bobrodobro.ru

Полезная информация » ВОДОНАГРЕВАТЕЛИ

Водонагреватель - устройство для нагрева воды. В России электроводонагреватели обычно используются в индивидуальном жилищном строительстве при отсутствии централизованного газоснабжения, а также как резервный источник горячей воды в период летних профилактических отключений.

Теоретически – любое устройство, нагревающее воду для любых целей – это водонагреватель. Но мы рассмотрим эти устройства только в контексте получения воды для санитарных нужд дома – горячего водоснабжения (ГВС). Существует множество разновидностей водонагревателей. Они делятся:

по типу работы:
  • напорные (системные)
  • безнапорные (с собственной арматурой)
  • кипятильники
  • Накопительный водонагреватель, или бойлер (от англ. boiler) – по сути, просто бочка, укутанная в теплоизоляцию и приспособленная для нагрева воды. Нагрев может производиться с помощью размещенного внутри него ТЭНа (трубчатого электронагревателя в виде металлической трубки). Или расположенной под нагревательной емкостью газовой горелкой. Или встроенного витого теплообменника - в нём циркулирует горячая вода, нагреваемая, например, с помощью отопительного котла - их называют бойлерами (водонагревателями) косвенного нагрева.

    • Существуют также комбинированные модели, включающие два или (реже) более видов нагревательных элементов. Например: ТЭН + теплообменник; теплообменник, работающий от системы отопления + теплообменник, нагреваемый солнечным коллектором.

    Ёмкость накопительного водонагревателя снаружи защищена слоем теплоизоляции и защитным кожухом. Температура внутри регулируется (обычно) с помощью биметаллического термостата, включающего и выключающего нагрев.

    • У электрического – включение ТЭНа, у газового – включение горелки и подачу газа, у косвенного – включение насоса подачи теплоносителя в змеевик.

    Тип конструкции внутреннего бака определяет, является ли водонагреватель напорным (выдерживающим постоянное давление водопровода) и может быть врезан в систему до смесителя или коллектора.

    • Обязательной принадлежностью таких устройств является группа безопасности, представляющая в своей основе комбинацию обратного и сбросного клапана. При необходимости можно дополнить устройство расширительным баком (гидроэкспанзоматом), кранами, манометром и т.д.

    В некоторых случаях применяются водонагреватели, которые могут использоваться только со своей арматурой. Основным принципом действия такой арматуры является перекрывание сетевой воды, находящейся под давлением, не на выходе, а на входе в водонагреватель. Такие водонагреватели открытого типа называют безнапорными и применяют только для одной водоразборной точки и только посредством спец-смесителя. Безнапорные нагреватели в системе под давлением и с группой безопасности использовать нельзя.

    Отдельным подразделом безнапорных водонагревателей идут наливные водонагреватели и их разновидность – кипятильники. Их использование в России является редким.

    • Единственно возможное исключение – дровяные «титаны». Массовое использование на Ж/Д транспорте и в не электрифицированных районах сельской местности не назовешь редким.

    Практически все современные водонагреватели (за исключением наливных) требуют хотя бы минимального напора воды на входе, и при отсутствии такового вода из бака не польется. При этом бак останется заполненным водой.

    • Трубка для забора горячей воды внутри бака находится в самой верхней точке (несмотря на то, что с внешней стороны водонагревателя штуцер горячей воды может находиться где угодно, даже в днище бака).

    Получается, принцип нагрева всех накопительных водонагревателей один: набрать холодной воды, нагревать ее какое то время (к слову, у разных типов совершенно разное), после чего можно разбирать горячую (65-85 °С) воду. Большой объем? Нужно уменьшить?

    В проточных водонагревателях размер бака сильно уменьшен, так что нагревательная емкость представляет собой колбу (медную или пластиковую) или узкую трубку – по сути, тот же ТЭН (не изолированная спираль, газовая горелка кожухотрубный или пластинчатый теплообменник).

    Как у накопительных водонагревателей существуют приборы закрытого и открытого типов: отличия те же – собственная спец-арматура или возможность работать в системе.

    • Дополнительные устройства защиты им не требуются.

    Включение нагрева происходит в момент открытия крана, на основании сигналов от датчиков протока, а выключение - сразу после окончания водоразбора. Проточные водонагреватели обычно имеют несколько ступеней мощности, а модели с электронным управлением регулируют мощность нагрева в зависимости от протока и температуры входящей воды, поддерживая постоянной температуру воды на выходе.

    Газовые проточные водонагреватели позволяют регулировать температуру изменением подачи газа.

    Проточные водонагреватели имеют заметно более высокую мощность, так, только для принятия душа нужна мощность не менее 6-8 кВт, а для полноценного снабжения горячей водой индивидуального жилого дома — 15−20 кВт.

    • В случае выбора проточного электроводонагревателя, такие вопросы необходимо в обязательном порядке согласовывать с местной электрослужбой.

    Однако более высокая мощность не означает большего потребления энергии (электричества, газа), поскольку такой водонагреватель работает только в момент водоразбора и ему не нужно прогревать целый бак длительное время.

    Необходимо помнить, что проточный водонагреватель не имеет запаса нагретой воды и если он не справляется с протекающим объемом воды (кран открыт на максимум и выбранной мощности проточного водонагревателя недостаточно), вода будет нагрета не минимальную дельту. А выбранная высокая потребляемая мощность для электрического нагрева (даже 6-7 кВт) вызывает дополнительные расходы при монтаже (прокладка отдельного силового кабеля, получение разрешений). Увеличение же мощности газового устройства влечет, в первую очередь, увеличение диаметра дымохода, который запрещено сужать до входа в основную шахту.

    Самый простой пример газового проточного водонагревателя – газовая колонка. Газовые колонки различают по типу розжига газа: от пьезоэлемента, от обычной батарейки – электроподжог и от гидротурбинки.

    Материалом для изготовления водонагревательной емкости, теплообменника и ТЭНа у всех водонагревателей могут служить: сталь, покрытая эмалью, нержавеющая сталь, в редких случаях медь и пластик. В стальных баках для предотвращения коррозии применяется помимо эмалирования, катодная защита на основании жертвенного анода, как правило, из магния или цинка, или анода с внешним питанием.

    Чем отличается накопительный водонагреватель от проточного?

    Накопительный водонагреватель – большая емкость нагревается малой электронагрузкой некоторое время:

    • в среднем, бак 50 литров нагревается 1 час 20 минут при мощности ТЭНа 2 кВт,

    • есть возможность запитать от одного бака любое количество точек разбора горячей воды,

    • возможность установки в квартирах и на дачах с недостаточно мощной электропроводкой.

    garantcomfort.ru

    Режимы работы емкостного водонагревателя

    Category: водонагреватели(бойлеры)

    Емкостной водонагреватель имеет несколько существенно различающихся между собой режимов работы. Поэтому для правильного выбора водонагревателя нужно понимать, как он будет работать в этих режимах и какой результат при этом получат потребители. Мы рассмотрим основные режимы.

    Длительная производительность.

    Бак работает в этом режиме как проточный водонагреватель. Холодная вода с температурой 5-100С поступает в бак и выходит из него с заданной температурой. В режиме длительной производительности к баку подается столько тепла, сколько ее забирается горячей водой. В режиме длительной производительности объем бака не играет никакой роли – длительная производительность зависит только от размеров поверхностей нагрева и от температурного режима. Многие производители указывают мощность теплообменников при температуре подающей линии 900С, не указывая при этом температуру нагрева воды, при которой эта мощность получена. Для удобства эти данные сведены в таблицу 2.

    Модель

    Т-ра теплоносителя

    Температура нагрева горячей воды 45°C при входной температуре 10°C

    Температура нагрева горячей воды  60°C при входной температуре 10°C

    300L Floor standing COMBI

    60°C

    603 л/час

    24,5 кВт

    336 л/час

    19,6 кВт

    70°C

    787 л/час

    31,9 кВт

    439 л/час

    25,5 кВт

    80°C*

    996 л/час

    40,4 кВт

    556 л/час

    32,3 кВт

    90°C*

    1230 л/час

    49,9 кВт

    686 л/час

    39,9 кВт

    Данные о тепловой мощности водонагревателя в зависимости от температуры нагрева воды и температуры греющего теплоносителя.

    Во избежание накипеобразования на поверхности теплообменника не рекомендуется повышать температуру греющей воды от котла выше 700С для воды с общей жесткостью выше 80dH или 2,85 мг-экв/л (по величине общей жёсткости различают воду мягкую (до 2 мг-экв/л), средней жёсткости (2-10 мг-экв/л) и жёсткую (более 10 мг-экв/л)). Если общая жесткость ниже 80dH (например, имеется водоумягчительная установка), то температура греющего теплоносителя может составлять 750С. Во многих европейских водонагревателях максимальная температура нагрева горячей воды в водонагревателях обычно ограничена 70°С по паспорту, а фактический предел уставки термостата составляет 65°С±5°С. Помимо замедления процесса образования накипи, при более низкой температуре аккумуляции снижаются теплопотери через стенки бака.

    Правильный расчет водонагревателя в режиме длительной производительности довольно трудоемок, поэтому здесь мы его рассматривать не будем. Для расчета производители предоставляют специальные диаграммы (для каждого бака они разные), целый ряд расчетных коэффициентов.

    Все это призвано проиллюстрировать трудоемкость процесса подбора водонагревателя. В Европе все это делается при помощи специальных расчетных программ.

    Если предполагаемый график работы системы горячего водоснабжения предполагает постоянный водоразбор без ярко выраженных пиков и пауз, то нужно выбирать водонагреватель по режиму длительной производительности с маленьким баком и большой поверхностью теплообменника.

    Режим разогрева и аккумуляции.

    В отличие от работы в режиме длительной производительности при разогреве не происходит отбора воды, поэтому температура воды в баке постоянно повышается. В режиме аккумуляции в полной мере проявляются преимущества емкостного водонагревателя. Рассмотрим это на примере. Пусть нужно нагреть ванну объемом 160л до температуры 400С за один час. Температура холодной воды 100С. Определим количество тепла, которое нужно подвести к водонагревателю:

    Q = 160 х 0,00163 х (40 - 10) = 5,582 кВт.

    А теперь определим количество тепла, которое необходимо подвести к водонагревателю, чтобы нагреть объем воды в этой же ванне за 12 минут:

    Q = 160 х 0,00163 х (40 - 10) х 60/12 = 27,9 кВт.

    Разница в подводимой тепловой мощности составляет 5 раз. Эта цифра соответствует часовым потерям тепла коттеджем средней площади (250 – 300 кв.м.). Именно поэтому в больших коттеджах нельзя применять двухконтурные котлы, особенно если в системе отопления присутствуют греющие полы. Происходит следующее: имея в коттедже 3-5 санузлов, джакузи, мойки и других потребителей горячей воды, двухконтурный котел постоянно работает на приготовление горячей воды. При этом, естественно, система отопления будет отключена, греющие полы остывают и становятся совсем некомфортными (при наличии сплошного остекления греющие полы в комнатах остывают до некомфортного уровня за 10-15 минут). Только при наличии дополнительного контроллера, ограничивающего время приготовления горячей воды определенным временем, или в ручном режиме ситуацию можно как-то поправить (но тогда все равно будет не хватать горячей воды). Даже в программах специальных контроллеров для топочных с системами горячего водоснабжения существуют 5-7 алгоритмов работы котельного оборудования для приготовления горячей воды и нужно аргументировано выбрать подходящий. Двухконтурный котел подходит только для квартир или маленьких коттеджей максимум с двумя санузлами, когда прекращение работы системы отопления не окажет критического влияния на тепловой комфорт. Для коттеджа наиболее оптимальной схемой работы топочной будет или быстрый нагрев бака и периодическая подача тепла на поддержание его в режиме готовности с минимальными затратами тепла или одновременная подача тепла в систему отопления и подогрев бака в аккумуляционном режиме также с минимальным расходом тепла. Главной целью и смыслом аккумуляции является снижение установленной мощности котла (экономия на самом дорогом элементе топочной) при сохранении комфортного теплового режима в отапливаемом здании. При применении проточных или пластинчатых водонагревателей обеспечить такую экономию капитальных затрат невозможно, так как мощности будут суммироваться (например, 30кВт система отопления + 25 кВт система горячего водоснабжения, тогда как в режиме аккумуляции будет достаточно одного котла мощностью 35-40 кВт). Проточные водонагреватели в простой комплектации имеют еще и проблемы с нагревом воды при разном ее расходе: если расход маленький – кипяток, если большой – прохладная.

    Почти все водонагреватели с электрическими вставками рассчитаны для работы в режиме аккумуляции, иначе бы их мощность выросла бы в разы, как в рассмотренном выше примере.

    Чтобы в полной мере проявились преимущества емкостного водонагревателя в режиме аккумуляции, нужно достаточно точно определить объем бака с учетом разных факторов. Так, в большом объеме бака, в котором идет нагрев воды, мощность теплообменника будет снижаться при условии сохранения постоянной температуры в греющем контуре. Это происходит из-за снижения градиента температур между двумя средами. Если не учитывать этого обстоятельства, то возникнет ситуация, при которой, несмотря на подведение к баку расчетной тепловой мощности заданная температура воды в баке по истечении заданного времени не будет достигнута.

    При выборе емкости водонагревателя для режима аккумуляции нужно также учесть и тот факт, что в водонагревателе с гладкотрубными змеевиковыми теплообменниками нагрев всего объема воды в баке до одинаковой температуры невозможен. Поэтому для корректного определения емкости бака водонагревателя вводятся понижающие коэффициенты, зависящие от типа водонагревателя (горизонтальный или вертикальный) и времени аккумуляции. Величина этих коэффициентов колеблется между 0,9 (для горизонтального) – 0,94 (для вертикального). К примеру, в конце рабочего дня нам нужно 160л горячей воды. Обычно принимают водонагреватель с объемом бака 160л. С учетом понижающего коэффициента для вертикального водонагревателя только 160 х 0,94 = 150,40л  воды будут иметь заданную температуру. Поэтому для 100% покрытия потребности в горячей воде нужно брать водонагреватель объемом 200л, в котором 188л воды будут иметь нужную температуру.

    Необходимо готовить запас воды на весь расчетный объем горячей воды, поскольку в емкостных водонагревателях во время короткого периода пикового водоразбора отсутствует возможность работать в режиме длительной производительности.

    Есть и еще один нюанс: для получения указанной тепловой мощности необходимо обеспечить строго определенный расход греющего теплоносителя. Для того же водонагревателя Atlantic эта цифра составляет 2,0 м3/час, что довольно много. Если расход будет меньше заданного, то мощность теплообменника будет существенно меньше. Гидравлическое сопротивление змеевикового теплообменника, который применяется в подавляющем количестве водонагревателей, при расходе 2,0 м3/час составляет 1,2-1,6 м. водяного столба – естественной циркуляции для преодоления этого сопротивления недостаточно. Это особенно критично для систем, рассчитанных для естественной циркуляции теплоносителя или на объектах с нестабильным электроснабжением. Для подогрева воды в водонагревателе в режиме естественной циркуляции в греющем контуре гидравлическое сопротивление теплообменника не должно превышать 0,3-0,5 м. водяного столба. Чтобы выполнялось такое условие, теплообменник должен иметь другую конструкцию, такую как на рисунке 12. Фактически это не змеевик, а рубашка.

    1. Трубка выпуска теплой воды2. Стальной эмалированный резервуар3. Полиуретановая изоляция 42мм без фреона4. Магниевый анод5. Впуск отопительной воды6. Гильза рабочего и предохранительного термостата7. Индикатор температуры8. Рабочий термостат с наружным блоком управления(предохранительный термостат)9. Крышка электропитания10. Трубка впуска холодной воды12. Гильза термоэлемента13. Теплообменник14. Выпуск отопительной воды15. Кожух водонагревателя

    Похожая картина имеет место во всех емкостных водонагревателях и это обстоятельство необходимо учитывать при подборе оборудования топочной (насоса греющего контура, диаметров труб и определения резерва мощности котла).

    Если режим работы системы горячего водоснабжения предполагает наличие пауз в водоразборе, то нужно выбирать водонагреватель для работы в аккумуляционном режиме: емкость бака должна обеспечивать хранение воды для покрытия пикового водопотребления, поверхность теплообмена может быть небольшой. Обычно такие прерывистые режимы характерны для большинства жилых домов, различных предприятий, нуждающихся в конце каждой рабочей смены в больших количествах горячей воды. Например, люди уходят из дома на работу в 8.00-9.00 и возвращаются в 18.00-19.00, пауза в водоразборе составляет 10 часов. За этот период котел, отдавая на подогрев воды небольшую часть вырабатываемой тепловой мощности, нагреет весь необходимый объем.

    Иногда из-за невозможности, а иногда из-за отсутствия необходимости проверки расхода и температуры горячей воды неверный подбор водонагревателей не столь очевиден, как например, ошибки в проектировании системы отопления. Только в исключительных случаях ошибки в подборе водонагревателей становятся очевидными. Большинство потребителей совершенно не представляют себе, как должна работать система, но винить их в том нельзя.

     

    1. Трубка выпуска теплой воды

    2. Стальной эмалированный резервуар

    3. Полиуретановая изоляция 42мм без фреона

    4. Магниевый анод

    5. Впуск отопительной воды

    6. Гильза рабочего и предохранительного термостата

    7. Индикатор температуры

    8. Рабочий термостат с наружным блоком управления(предохранительный термостат)

    9. Крышка электропитания

    10. Трубка впуска холодной воды

    12. Гильза термоэлемента

    13. Теплообменник

    14. Выпуск отопительной воды

    15. Кожух водонагревателя

    batiscaf-3t.com.ua

    Бойлер косвенного нагрева - что это такое, как работает, устройство, типы, особенности эксплуатации

      Содержимое:
    1. Типы бойлеров БКН
    2. Устройство и принцип работы бойлера
    3. Монтаж и подключение БКН
    4. Какое покрытие бака лучше
    5. Преимущества и недостатки БКН
    6. Как очистить буферную емкость
    7. Как выбрать БКН
    В описании к большинству современных одноконтурных котлов отопления указывается, что в их конструкции предусмотрена возможность подключить бойлер косвенного нагрева. Для чего необходимо это оборудование? На что обращать внимание при выборе?

    Типы бойлеров БКН

    Бойлер косвенного нагрева имеет различное предназначение. В некоторых моделях двухконтурных котлов устанавливается накопитель, для накопления запаса горячей воды и подачи потребителю.

    Часто можно встретить схему отопления, в которой одноконтурный котел с внешним бойлером косвенного нагрева отапливает дом и обеспечивает потребности ГВС. Такое решение пользуется огромной популярностью.

    Также БКН могут устанавливаться как буферная ёмкость для отопления, позволяя уберечь оборудование от перегрева и закипания.

    Какие типы бойлеров существуют? В зависимости от внутреннего устройства можно различить следующие виды накопителей:

    • Нагревательный элемент выполнен в виде внутреннего змеевика. Одна из самых дешевых и простых конструкций. Для нагрева воды используется энергия теплоносителя, который циркулирует по змеевику находящемуся внутри полости заполненной жидкостью. Накопитель имеет два патрубка, для поступления холодной воды в бойлер и подачи нагретой потребителю. К этой категории можно отнести накопитель с двумя теплообменниками. Первый подключен к системе отопления дома (основной нагревательный элемент), второй запитан от солнечных коллекторов или геотермального насоса.
    • Комбинированный бойлер косвенного нагрева. Устройство накопителя предусматривает сразу два нагревательных элемента. Основной нагрев воды осуществляется с помощью змеевика. Дополнительный подогрев осуществляют электрическим теном.Комбинированное решение позволяет более комфортно подогревать воду, без необходимости в отключении системы отопления дома как в случае накопителя только с одним теплообменником.
    • Бойлер-водонагреватель, конструкция которого состоит из помещенных внутрь двух емкостей. Нагрев происходит следующим образом. Во внутреннюю емкость, из нержавеющей стали, поступает горячая вода из системы отопления, которая и выполняет роль теплообменника. По периметру ее окружает вода, используемая для бытовых потребностей. Такой принцип действия обеспечивает более равномерное нагревание, а также увеличивает скорость прогрева жидкости до необходимой температуры.
    Дополнительно можно выделить несколько категорий накопительных емкостей по типу размещения. А именно:
    • Настенный.
    • Напольный.
    • Горизонтальный.
    • Вертикальный.

    Схема подключения бойлера косвенного обмена зависит от выбранной модификации и принципа работы. Проще всего выполнить монтаж БКН с встроенным змеевиком, в качестве нагревательного элемента. Некоторую сложность представляет установка комбинированной модели.

    Устройство и принцип работы бойлера

    Основное отличие БКН от обычных проточных нагревателей состоит в том, что вода греется не от электричества или газа напрямую, а получает энергию от уже нагретого теплоносителя. Чтобы осуществить теплообмен, внутрь теплоизоляционной емкости помещают водяной контур.

    Нагрев воды осуществляется следующим образом:

    • Через отводы в корпусе внутрь поступает холодная вода из системы водоснабжения. Одновременно насос для бойлера закачивает горячий теплоноситель, который циркулирует по теплообменнику.
    • Тепло от змеевика передается воде, нагревая ее до необходимой температуры.
    • Жидкость, нагреваясь, поднимается вверх, до расположенного в корпусе отвода ГВС.
    • После открытия крана пользователь получает горячую воду.
    • Дополнительно на выходе устанавливают трёхходовой клапан. К нему подводят нагретую (посредством БКН) и холодную воду (подключение к водопроводу). Принцип устройства состоит в том, чтобы контролировать и поддерживать температуру нагрева жидкости, независимо от напора и количества потребителей.
    В конструкции бойлера обязательно присутствует оборудование, отвечающее за безопасность работы:
    • Термостат для предотвращения перегрева.
    • Магниевый анод - способствует защите от коррозии металла под воздействием агрессивной среды.
    • Предохранительный клапан. Группа безопасности в базовой комплектации обязательно имеет этот узел. При повышении давления клапан спускает пар и предотвращает взрыв корпуса. Датчик температуры срабатывает и сбрасывает воду при приближении к критической отметке.

    Хотя в основном БКН устанавливают для одноконтурного оборудования, подключение бойлера косвенного нагрева к двухконтурному котлу может быть оправдано. Некоторые зарубежные производители настаивают на том, чтобы при монтаже отопительных котлов, в обязательном порядке были установлены буферные ёмкости.

    Монтаж и подключение БКН

    Подключение бойлера к одноконтурному котлу можно выполнить самостоятельно. При этом потребуется придерживаться следующих рекомендаций:
    • Расчет мощности котла. Мало просто правильно подключить накопитель. Если не выбрать котел, который сможет справляться с дополнительной нагрузкой, то во время нагрева воды будет остывать дом. Производители рекомендуют приобретать бытовой котел с дополнительным запасом мощности. Это позволит удовлетворить потребность бойлера. Потребляемая мощность БКН составит около 30%.
    • Выбор типа подключения. Популярностью пользуется схема обвязки бойлера косвенного нагрева с рециркуляцией. Такое решение позволяет получать горячую воду практически мгновенно при открытии крана. Для этой цели монтируется отдельная линия рециркуляции.В систему устанавливается циркуляционный насос, обратный клапан, а также воздухоотводчик. Дополнительно устанавливается расширительный бак. От рециркуляционной схемы могут быть запитаны полотенцесушители или система отопления «теплый пол».Рециркуляция горячей воды через бойлер косвенного нагрева, является оптимальным решением, по сути, создается отдельный контур ГВС со своим циркуляционным и предохранительным оборудованием.
    • Монтажные работы. Система рециркуляции ГВС позволяет обеспечить параллельное подключение нескольких бойлеров, для обеспечения потребностей большого многоквартирного здания. При монтаже БКН следует внимательно ознакомиться с инструкцией, предоставленной заводом-изготовителем.
    • Для солнечного коллектора устанавливаются специальные накопители, имеющие два контура. Первый запитывается непосредственно от котла, второй от вакуумных коллекторов или геотермального насоса. При дополнительном подогреве электротеном требуется подключение к отдельному автомату, подключенному непосредственно к электрощитку, с обязательным заземлением.

    Расчет буферной емкости расширительного бака зависит от общего объема системы ГВС. Допустимое давление меньше максимального коэффициента срабатывания предохранительного клапана.

    Какое покрытие бака лучше

    Чтобы подобрать бойлер, следует учитывать не только принцип его работы и функциональные дополнительные возможности, но и особенности, влияющие на длительность эксплуатации. Какое внутреннее покрытие бака лучше?
    1. Нержавеющая сталь - согласно статистике, материал является самым долговечным. Длительность эксплуатации нержавейки объясняется устойчивостью стали к агрессивной среде. Материал не нужно предохранять от коррозии. Промывка бака выполняется достаточно просто и не требует дополнительных финансовых и других затрат.
    2. Эмалированный металл - также получил широкое применение. Эмалированный внутри бак изготавливается из обычной стали. Преимущества эмалированного покрытия связаны с существенным удешевлением себестоимости модели. Недостаток заключается в свойстве эмали растрескиваться под воздействием гидроудара.
    3. С керамическим покрытием. В качестве преимуществ можно выделить хорошую теплоизоляцию материала и способность дольше сохранять тепло. Промыть бойлер, покрытый керамикой также просто. Накипь не оседает на стенках бака. Недостатками керамического слоя считается его высокая стоимость.
    Так как керамическое покрытие является относительно новым, и имеет высокую стоимость, согласно статистике, в основном выбирается нержавейка или эмаль. Преимущества материалов заключаются в их небольшой стоимости, а также особенностях эксплуатации.

    Преимущества и недостатки БКН

    Бойлер косвенного нагрева имеет свои плюсы и минусы, которые следует учитывать перед приобретением модели. А именно:
    • Преимущества. Использование в качестве тепло аккумулятора не влияет на электрическую нагрузку сети дома, имеет высокую производительность. Допускает возможность использования сразу нескольких источников нагрева. Может выполнять вспомогательные функции по отоплению дома. К примеру, можно запитать теплый пол от бойлера, или подключить полотенцесушители.
    • Недостатки. К ним можно отнести высокую стоимость установки, дополнительный расход топлива для обеспечения ГВС. Комбинированные бойлеры с электрическим тэном при первоначальном прогреве воды тратят большое количество электричества и создают силовую нагрузку на сеть. В обычных моделях для этого используются тепловые ресурсы отопления, что может привести к остыванию дома.

    Оптимальная температура воды в бойлере 50 °С, максимальная 75 °С. При выставлении настроек в термостате, необходимо учитывать, что, нагрев жидкости для ГВС должен быть всегда несколько меньше чем теплоносителя системы отопления.

    Как очистить буферную емкость

    Производители БКН считают, что сервисное обслуживание должно выполняться исключительно в специализированных центрах, поэтому в корпусе бойлера предусмотрены небольшие отверстия, через которые можно очистить бак, причем исключительно с помощью специального оборудования.

    В некоторых современных моделях предусмотрены широкие люки, через которые сможет осуществляться ручная очистка от накипи.

    Выбор бойлера необходимо в первую очередь основывать не на технических характеристиках, а доступности сервисного обслуживания. Можно найти множество советов как почистить буферную емкость самостоятельно, но в большинстве случаев такие способы вредят защитному покрытию, что приводит к быстрому выходу оборудования из строя.

    Как выбрать БКН

    Выбирая БКН, потребуется обратить внимание на некоторые моменты, которые в дальнейшем могут существенно повлиять на удобство эксплуатации оборудования:
    • Выбор объема бойлера - для этого следует подсчитать все затраты ГВС в доме. Расчет количества человек, а также расход на каждый сантехнический узел позволит подсчитать необходимую производительность.
    • Расчет нагрева - слишком большой бойлер будет долго первоначально подогревать воду, тратя большое количество энергии. В некоторых ситуациях более разумно установить одновременно несколько БКН, чем один большой накопитель. Бойлер на 200 литров будет греть воду около 6 часов, у 40-литрового на это уйдет всего 40 мин.
    • Количество литров на семью - чтобы принять душ, одному человеку понадобится 60-90 л, принять ванну 160-180 л, помыть посуду 20-25 л. Правильно подсчитать необходимый объем, могут помочь при покупке техники.
    Бойлер косвенного нагрева – хорошая альтернатива двухконтурным котлам. Дает возможность получить равномерно нагретую воду, независимо от количества потребителей и напора в трубопроводе. Единственным недостатком, который несколько ограничивает популярность БКН – его стоимость.

    avtonomnoeteplo.ru

    Накопительные водонагреватели. Защита от накипи

    Защита от накипи водонагревателей

    Основными причинами выхода из строя накопительных водонагревателей являются коррозия, а также накипь, в результате которой снижается КПД прибора.

    Образование накипи и снижение КПД накопительного водонагревателя

    Накипь снижает теплопередачу водонагревателя и является одной из распространенных причин выхода его из строя.

    Накипь образуется при работе водонагревателя с так называемой жесткой водой, содержащей соли кальция и магния, которые при нагревании выпадают в твердый осадок.

    При нагреве жесткой воды образуются осадки солей кальция и магния. Чем выше температура воды, тем больше осадок, который в ней образуется. Количество накипи, образующейся при температуре воды около 80 °С, в семь раз превышает количество накипи при температуре нагрева до 60 °С.

    Подробнее — в разделе Жесткость воды. Соли жесткости .

    Самые большие отложения накипи в электрических водонагревателях образуются на трубчатых электронагревательных элементах (ТЭНах).

    Изначально накипь образуется в виде мягкого и пористого осадка, но с течением времени, захватывая микрочастицы глины и силикатов, превращается в твердое соединение, похожее на керамику.

    Затвердевшая накипь имеет хорошие теплоизолирующие свойства. У нагревательного элемента, покрытого такими отложениями, уменьшается способность нагревать окружающую его воду.

    Увеличение толщины слоя накипи приводит к полной изоляции ТЭНа от воды, он перегревается и выходит из строя.

    Защитные покрытия внутренних поверхностей стальных баков (эмали, кремнеорганические соединения, стеклофарфор и т.д.) позволяют продлить срок службы внутреннего бака-аккумулятора, обезопасив его от сквозного ржавления.

    Однако если циклы нагрева сменяются полным опустошением бака, в котором холодная вода быстро заменяет горячую — покрытие стремительно растрескивается.

    Причина – разность коэффициентов тепловых расширений металла и защитного покрытия. Через микротрещины вода все-таки достигает поверхности металла, и коррозии не избежать.

    Накипь значительно ускоряет процессы коррозии. Коррозия под отложениями – это электрохимическое явление, обусловленное разницей электрохимического потенциала, который создается между материалом корпуса водонагревателя (анод) при контакте с частицами отложений накипи (катод).

    Отложения накипи на дне водонагревателя значительно ускоряют локальную коррозию в местах отложения, препятствуют процессу охлаждения металла и способствуют его перегреву.

    Эффективный и зачастую единственный способ предотвращения образования накипи и защиты от накипи и коррозии водонагревателей – водоподготовка, умягчение воды .

    Электромагнитное умягчение воды — обработка воды электромагнитными волнами с диапазоном применяемых частот 1–10 кГц. На сегодняшний день — это самый экологически чистый и экономически оправданый метод умягчения жесткой воды  (подробнее – в разделе Радиочастотная водоподготовка ).

    Установив умягчитель воды Рапресол-1 (для воды с повышенным содержанием солей жесткости рекомендуем использовать Рапресол-2У)  , Вы предотвращаете появление накипи, увеличиваете срок службы водонагревателя, экономите средства на его обслуживание и ремонт, на промывку системы горячего водоснабжения, снижаете теплопотери, экономите свои деньги.

    По принципу действия водонагреватели разделяются на два типа – проточные и накопительные (они же емкостные или аккумулирующие).

    Конструкция и принцип действия накопительных водонагревателей практически одинаковы — независимо от производителя.

    Это внутренний бак, защищенный от тепловых потерь эффективной теплоизоляцией (пенополиуретаном, полиуретаном, минватой или любой термически стойкой теплоизоляцией), в котором накапливается горячая вода. В бак встроен нагреватель воды (ТЭН).

    Автоматика и система безопасности включает:

    • термостат — отслеживает заданную температуру с помощью управления включением -выключением ТЭНа
    • регулятор температуры — задает желаемую температуру нагрева воды в водонагревателе и находится в зависимости от модели либо снаружи, либо под крышкой на термостате.
    • индикатор температуры – показывает примерную степень нагрева воды в водонагревателе.
    • предохранительный клапан — устанавливается на входе в водонагреватель и выполняет функции предотвращения возврата воды в магистраль водоснабжения и защиты внутреннего бака от давления свыше 8 бар (атм.)
    • магниевый анод – служит для защиты от накипи нагревательного элемента (ТЭНа).

    annufa.ru


    Смотрите также