Гаряче водопостачання від настінного котла

За статистикою, до 80% споруджуваного в Росії індивідуального житла має площу опалюваних приміщень в межах 300 м2. Якщо таке житло газифіковано, то обігрівати його зручно з використанням настінного газового котла. Але як при цьому вирішується проблема гарячого водопостачання (ГВП)? Розглянемо основні варіанти організації ГВС в опалювальних системах з настінним котлом - їхні переваги й недоліки, а також особливості, які треба мати на увазі при проектуванні системи і підборі обладнання.

Підписатися на статті можна на головній сторінці сайту.

Почнемо з двоконтурних газових котлів з роздільними теплообмінниками. Як можна здогадатися з назви, бі-термічний теплообмінник це, по суті, два теплообмінника, розміщені над полум'ям газового пальника. Фізично це виглядає як дві коаксіальні (одна всередині іншої) мідні трубки, що утворюють два канали: внутрішній, для нагріву санітарної води, і зовнішній, в якому гріється теплоносій контуру опалення. Котли такого типу - саме компактне і недороге рішення відразу двох завдань: опалення та ГВП. Однак задамося питанням: а як розподіляється теплота згоряння газу в одній пальнику між двома контурами? Як показано на рис. 1, загальноприйняте технічне рішення полягає в тому, що котел одночасно гріє або санітарну воду, або теплоносій контуру опалення. При цьому приготування горя чий води має пріоритет, тобто при запиті на тепло для ГВП контур опалення вимикається, і ніяк не навпаки. Як потреба у гарячій воді для побутових потреб системою управління котла сприймається будь-відкривання крана гарячої води і виникнення витрати через контур ГВП, про що сигналізує датчик протоки в котлі. Система управління тоді зупиняє циркуляційний насос контуру опалення і починає регулювати потужність пальника по температурі гарячої води на виході теплообмінника (датчик температури в документації багатьох зарубіжних виробників забезпечується абревіатурою NTC, що означає, що це -термістор з негативним температурним коефіцієнтом опору, Negative Temperature Coefficient). Почнемо з двоконтурних газових котлів з роздільними теплообмінниками

У цій схемі можливі нюанси. Наприклад, такий: замість датчика протоки в контурі ГВП є найпростіший ротаційний витратомір. Поки споживання тепла контуром ГВС невелика і потужності котла вистачає на обидва контури, вони можуть працювати одночасно. Як тільки витрата гарячої води перевищує якусь встановлену величину, відповідну чверті номінальної потужності пальника, циркуляція через контур опалення припиняється, і котел починає працювати тільки на контур ГВП.

Основна проблема котлів з роздільними теплообмінниками - утворення накипу всередині тієї частини теплообмінника, де гріється санітарна вода. Як відомо, накип це кристалізувалися на поверхні труби або судини карбонати кальцію і магнію, які, в свою чергу, утворюються при високій температурі з відповідних бікарбонатів - так званих солей жорсткості, розчинених в будь-якій воді, видобутої з-під землі або взятої з природного водойми.

Процес зростання накипу стає помітним при температурі води вище 70 ° С, і, згідно з правилом Вант-Гоффа, його швидкість зростає в 2-4 рази при збільшенні температури на кожні 10 К. Температура димових газів, що обтікають теплообмінник настінного котла, складає 300-500 ° С.Теплообменнік виконаний з міді - матеріалу з високою теплопровідністю, тому температура на кордоні металу теплообмінника і води при працюючому пальнику може досягати і навіть перевищувати 100 ° с - ідеальні умови для утворення накипу! Її зростаючий шар погіршує передачу тепла від металу до води, задана температура гарячої води досягається при більш високій потужності пальника, і це тягне за собою подальше збільшення температури теплообмінника, а в підсумку -перегрев котла і його аварійне вимкнення.

У спробах порушити цей сумний хід подій виробники закладають в алгоритм управління котлів функцію обмеження температури в теплообміннику, причому в обох його контурах: як опалювальному, в якому - нагадаємо - в моменти розбору води теплоносій варто, так і ГВП. Наприклад, в котлі Baxi Main в режимі ГВП пальник відключається кожного разу, як тільки температура в контурі опалення перевищує 95 ° С, при цьому задане значення температури в контурі ГВП знижується на 3 ° С, поки не досягне 42 ° С. Якщо температура в контурі опалення двічі перевищує вказану межу, на панелі управління котла загоряється індикатор, що сигналізує про необхідність очищення теплообмінника.

В котлі Ariston Egis пальник відключається після досягнення температури 88 ° С в контурі опалення і 65 або 62 ° С (в залежності від заданої температури нагріву) в контурі ГВП. Перезапуск відбувається, коли температура знижується, відповідно, до 84 або 64/61 ° С.

Але бітермічні теплообмінники заростають накипом, незважаючи на всі хитрощі. До деякої міри виходом з ситуації може стати обмеження температури на гріючій стороні теплообмінника, в якому готується гаряча вода. Можливість такого контролю є в котлах з так званим вторинним теплообмінником пластинчастого типу, призначеним для приготування тільки санітарної гарячої води (стоять такі котли зазвичай на 20-25% більше, ніж котли з роздільними теплообмінниками). В котлах з вторинним теплообмінником ГВС у кожен момент часу може працювати лише один контур - опалювальний або ГВП (рис. 2). Але бітермічні теплообмінники заростають накипом, незважаючи на всі хитрощі Як тільки відкривається розбір води в системі ГВП, триходовий вентиль в котлі перенаправляє нагріте в основному теплообміннику теплоносій замість системи опалення у вторинний теплообмінник, де теплоносій віддає тепло санітарної воді.

Оскільки витрата теплоносія в гріючої частини теплообмінника не змінюється, підтримка заданої температури санітарної гарячої води відбувається за рахунок зміни температури теплоносія, яка, в свою чергу, визначається поточною потужністю пальника.

Задається користувачем температура води в системі ГВП у різних виробників обмежена значенням 55-65 ° С, а температура подачі теплоносія в режимі ГВП - 80-85 ° С. При такій температурі накип утворюється в кілька разів повільніше, ніж в роздільними теплообмінниками. Проте вона утворюється, і її необхідно регулярно видаляти, оскільки зазори між пластинами складають близько 3 мм, і шари накипу, що ростуть назустріч один одному, можуть замкнутися, що буде означати остаточний і безповоротний відмова теплоомбенніка.

Видалення накипу з теплообмінників - досить опрацьована технологія, і деякі виробники настінних котлів навіть дають рекомендації щодо застосування спеціальних рідин (втім, більшість фірм в своїх інструкціях обходить це питання стороною).

З видаленням накипу з вторинного теплообмінника, однак не все так просто: по-перше, неможливо визначити технічно обгрунтований інтервал обслуговування, щоб, з одного боку, не чистити теплообмінник занадто часто, а з іншого - не братися за це занадто пізно. По-друге, сама процедура настільки трудомістка, що за вартістю порівнянна з заміною теплообмінника на новий, на чому зазвичай і наполягають фахівці з технічного обслуговування. Витрати на новий теплообмінник ГВП це 75-10% вартості котла, а разом з вартістю робіт по заміні користувачеві доведеться викласти раз в рік (в кращому випадку - раз на два роки) 17-22% тієї суми, яку він віддав за котел. Ні, все-таки чекати, поки утворюється накип, а потім видаляти її (іноді - разом з теплообмінником) - це саме таке рішення проблеми, про який сказав мудрець: просте, всім зрозуміле і абсолютно неправильне.

Правильне рішення нам підказує, наприклад, інструкція з експлуатації настінного котла Beretta: перед установкою котла необхідно зробити аналіз води, яку передбачається використовувати в якості санітарної. Якщо її жорсткість перевищує 4 мг-екв / л, рекомендується встановити на вході води в котел дозатор поліфосфатів. Якщо ж жорсткість вихідної води перевищує 9 мг-екв / л, для її пом'якшення необхідно використовувати іонообмінний фільтр.

Поліфосфати - група з'єднань, присутніх в будь-якому пральному порошку або милі. Вони малотоксичні, але їх застосування робить воду непридатною для пиття. Строго кажучи, додавання в воду поліфосфатів не усуває з води солі жорсткості, а переводить їх з карбонатної форми в некарбонатную. Освіта накипу в теплообміннику ГВП при цьому запобігає.

Фільтр-дозатор з чотирма змінними картриджами, що містять найчастіше поліфосфат натрію, обійдеться приблизно в 18% вартості найдешевшого настінного котла.

Найбільш радикальному видаленню солей жорсткості з води сприяє спеціальний фільтр-пом'якшувач, в якому вода проходить через ємкість, що заповнена гранулами катіонообменной смоли. В результаті містяться у воді іони лужноземельних металів заміщуються іонами металів лужних, і вода перестає бути жорсткою. Час від часу пом'якшуєш здатність смоли повинна відновлюватися за допомогою розчину кухонної солі. Цей процес може запускатися вручну або автоматично. Така установка для пом'якшення води - пристрій недешеве: фільтр вітчизняного виготовлення мінімальної - 0,6 м3 / ч - продуктивності в самій скромній комплектації коштує, як сам настінний котел (правда, з недорогих).

Настінним котлом зазвичай обладнують житло площею не більше 200-250 м2, що відноситься найчастіше до категорії недорогого. Відповідно власника такого житла він привертає, в першу чергу, своєю низькою вартістю при максимальній укомплектованості, тому платити подвійну ціну за те, щоб котел працював без проблем з накипом, споживач найчастіше не готовий. Однак, як то кажуть, голота на вигадки хитра - і ось уже ринок радує нас широким асортиментом недорогих магнітних і електромагнітних інгібіторів накипу.

Стверджується, що в результаті обробки води постійним або змінним магнітним полем карбонати кальцію і магнію НЕ кристалізуються на стінках труб, а просто випадають в осад, який у вигляді суспензії забирає потік води. Як люблять говорити прес-аташе спецслужб, ні підтвердити, ні спростувати ці твердження ми не можемо (див. «Аква-Терм», 2009, № 5, с. 38), але зате будь-який власник настінного котла може випробувати на ньому найпростіший «магнітний перетворювач води », який встановлений на трубу без втручання слюсаря і коштує 10-15% вартості котла.

Втім, для тих, хто збирається придбати настінний котел, все не так сумно, бо є такі моделі, для яких проблема накипу практично не існує. Це котли з вбудованим баком-водонагрівачем (рис. 3), або, як його ще називають, бойлером.Емкость такого бака, як правило, не перевищує 60 л, виготовлений він найчастіше з нержавіючої сталі, але є і моделі зі звичайної сталі з емалевим покриттям, оснащені для захисту від корозії магнієвим анодом. Втім, для тих, хто збирається придбати настінний котел, все не так сумно, бо є такі моделі, для яких проблема накипу практично не існує

Котел з баком другого типу варто на 70-80% дорожче котла з роздільними теплообмінниками. Найбільш часто звучить аргумент на користь настінного котла з вбудованим бойлером - можливість покриття короткочасних пікових навантажень ГВС. Однак не менш, якщо не більш сильним аргументом може бути те, що утворення накипу на теплообміннику бойлера, якщо і відбувається, то роботі практично не шкодить.

Що ж до пікового розбору гарячої води, то бойлер ємністю 48 л, нагрітий до температури 60 ° С - це ванна, заповнена на третину водою температурою 36 ° С, або два душа середньої інтенсивності (6 л / хв) з такою ж водою, що працюють одночасно протягом восьми хвилин - в загальному, негусто.

Щоб наповнити ванну хоча б на дві третини, потрібен зовнішній бак-водонагрівач ємністю не менше 100 л, хоча захоплюватися і вибирати занадто великий бак не варто - не будемо забувати, що система управління котла завжди віддає пріоритет ГВП, тому нагрів 120 л води температурою 10 ° С до 60 ° С котлом потужністю 28 кВт буде супроводжуватися перервою в опаленні на 15 хв. Багато це чи мало - залежить від того, яка температура на вулиці і наскільки утеплений будинок. Важливо, що котел в такій конфігурації потрібен одноконтурний, але в ньому повинен бути вбудований триходовий вентиль з електроприводом для перемикання циркуляції теплоносія. Хороша новина: переважна більшість одноконтурних котлів задовольняють даній вимозі, за винятком, можливо, наявності електроприводу триходового вентиля, який для деяких моделей потрібно купувати окремо.

Ще одна вимога до котла, укомплектованому баком-водонагрівачем, полягає в тому, щоб в його системі управління була передбачена можливість короткочасного нагрівання води в баку до високої (зазвичай 80 ° С) температури з метою дезінфекції. Це пов'язано з можливістю розмноження в баку бактерій Legionella, вельми небезпечних для здоров'я людини. При підборі бойлера, що не входить в програму комплектування вже обраного котла, необхідно також звертати увагу на те, щоб теплообмінник бойлера володів потужністю не меншою, ніж сам котел. Вартість комбінації «одноконтурний котел плюс емальований бойлер ємністю 120 л» на 75-85% перевищує номінальну вартість котла з роздільними теплообмінниками.

Порівняємо тепер всі розглянуті варіанти з точки зору такої важливої ​​характеристики системи ГВС, як готовність, або час очікування гарячої води. У котлі з роздільними теплообмінниками частина останнього, відповідальна за нагрівання санітарної води, під час опалювального сезону знаходиться в гарячому стані постійно. Нехай діаметр труб ГВП дорівнює 1/2 ", тоді при відкриванні крана, до якого від котла L метрів труби, що тече з нього вода стане гарячою мінімум через t = 1,36 ■ L секунд. Поза опалювального сезону до цього часу додається ще кілька секунд , необхідних на розпал пальника і вихід її на робочий режим, а також нагрів теплообмінника. в котлах з вторинним теплообмінником ГВС - навпаки: влітку час очікування гарячої води менше, ніж в опалювальний сезон, на 6-7 с, необхідних для перемикання триходового клапана ( коли котел перебуває в режимі ОЖИДАН я, тобто не працює на опалення, триходовий клапан зазвичай переключено в положення, відповідне ГВС). Зауважимо, що сказане вище відноситься тільки до моделей котлів з електроприводом триходового клапана. У тих же моделях, де клапан приводиться в рух мембраною диференціального прессостата, його перемикання відбувається тільки при виникненні водорозбору в системі ГВП, але зате і швидкодія такого приводу в два-три рази вище, ніж у електричного. Щоб зменшити інтервал очікування гарячої води на час, необхідний для прогріву вторинного теплообмінника ГВП, багато моделей котлів постачають опцією періодичного прогріву цього теплообмінника навіть за відсутності нагріву гарячої води.

Друге місце в «змаганні» на найшвидшу подачу гарячої води займає котел з вбудованим баком-водонагрівачем - тут все залежить тільки від довжини труби, що з'єднує котел з точки водорозбору. Для того щоб і ця труба завжди була заповнена гарячою водою, а споживачеві не доводилося чекати ні секунди і не зливати чисту воду в каналізацію, необхідно організувати рециркуляцію в системі ГВП. Однак така можливість надається тільки в разі застосування конфігурації «одноконтурний котел - зовнішній бак-водонагрівач». Хочеться сподіватися, що нам вдалося наочно показати: застосовуючи настінний газовий котел, можна при мінімальних витратах, на додачу до системи опалення, створити і систему гарячого водопостачання, досить повно задовольняє розумні запити споживачів.

С. Зотов

Журнал «Аква-Терм» №1 (53) 2010



Опубліковано 04 лютого 2010 р

Повернутися назад

Але як при цьому вирішується проблема гарячого водопостачання (ГВП)?
Однак задамося питанням: а як розподіляється теплота згоряння газу в одній пальнику між двома контурами?