Как организовать горячую воду через теплообменник?
Для организации системы горячего водоснабжения используют несколько типов теплообменных устройств, однако их суть сводиться к одному – создать контур, который будет передавать тепло от источника отопления (например, той же печи или котлу) к системе водоснабжения. Поэтому четко описать инструкцию по монтажу будет невозможно, все зависит только от выбранного типа устройства.
Но общий подход установки теплообменника будет следующим:
- Установить теплообменник возле или внутри выбранного источника тепла. Это может быть котел, отопительная печь, дымоход, радиатор отопления.
- На вводной трубе ХВС выполняется разрез и устанавливается тройник. В случае теплообменника для ГВС использовать можно только металлические трубы!
- Подвести одну из труб к теплообменнику, а из его выхода вывести вторую трубу, которая и станет источником раздачи ГВС.
Между чугунными, медными, стальными и нержавеющими теплообменника есть принципиальная разница, которую стоит учитывать.
Как выбрать мощность котла для бойлера ГВС
При выборе бойлера необходимо обратить внимание и на мощность нагревательного элемента, который в нем установлен. Например, чтобы нагреть 100 литров воды до температуры 55 оС за 15 минут в бойлере должен быть установлен нагреватель (теплообменник для котла, встроенная газовая горелка или ТЭН) мощностью около 20 кВт
В реальных условиях эксплуатации температура воды в бойлере равна температуре воды в водопроводе только при первом включении нагрева. В дальнейшем, в бойлере почти всегда находится уже подогретая до некоторой температуры вода. Для догрева воды до необходимой температуры за приемлемое время используют нагревательные устройства меньшей мощности.
Но все-таки лучше проверить, сколько времени займет нагревание воды в бойлере. Это можно сделать, пользуясь формулой:
t = m•cw•(t2 – t1)/Q, в которой:t – время нагревания воды, секунды (с);m – масса воды в бойлере, кг (масса воды в килограммах равняется объему бойлера в литрах);cw – удельная теплоемкость воды, равная 4,2 кДж/(кг•K);t2 – температура, до которой должна быть нагрета вода;t1 – начальная температура воды в бойлере;Q – мощность котла, кВт.
Пример:
Время нагревания воды котлом мощностью 15 кВт в 200-литровом бойлере от температуры 10°C (принимаем, что вода, поступающая в бойлер, имеет такую температуру) до 50°C составит:
200 x 4,2 x (50 – 10)/15 = 2240 с, то есть около 37 мин.
Схема ГВС с циркуляцией воды в системе
Использование накопительного водоподогревателя в системе ГВС позволяет организовать циркуляцию горячей воды в трубопроводах. Все места отбора горячей воды подключены к кольцевому трубопроводу, по которому постоянно циркулирует горячая вода.
Длина участка трубы от каждого места расхода горячей воды до кольцевого трубопровода не должна быть более 2 метров.
Циркуляционный насос системы ГВС имеет маленькие размеры и небольшую мощность
Циркуляцию воды в системе ГВС обеспечивает циркуляционный насос. Мощность насоса невелика, несколько десятков ватт.
В некоторых конструкциях трубопроводов ГВС удается создать естественную циркуляцию воды, без насоса.
В результате циркуляции воды в системе ГВС горячая вода к местам отбора подается постоянно.
В системе ГВС с накопительным подогревателем и циркуляцией воды режим водоснабжения более стабилен:
- В местах отбора горячая вода присутствует постоянно.
- Отбор воды возможен одновременно в нескольких местах. Температура и напор воды при изменении расхода меняются незначительно.
- Из крана можно забрать любое, сколь угодно малое, количество горячей воды.
Рециркуляционный контур позволяет не только повысить комфортность водоснабжения в удаленных точках дома, но дает возможность подключить к нему контуры теплых полов в отдельных помещениях. Например, в ванной водяной теплый пол будет комфортным круглый год.
В системе ГВС с циркуляцией воды постоянно расходуется энергия для работы циркуляционного насоса, а также на компенсацию потерь тепла в самом бойлере и в трубах с циркулирующей водой. Для снижения расхода энергии рекомендуется устанавливать циркуляционный насос со встроенным программируемым таймером, который отключает циркуляцию воды в часы, когда она не нужна. Бойлер и трубы с горячей водой утепляют.
Возможные проблемы
С какими проблемами можно столкнуться:
С проточным водонагревателем
Каждый выбранный способ обеспечения жилища горячей водой имеет свои слабые стороны.
Электрические проточные нагреватели часто выходят из строя ввиду перегорания ТЭНов, которые покрываются накипью и не выдерживают нагрузки.
То же касается и теплообменника – низкое качество воды забивает змеевик или соты, что приводит к избыточному давлению, и возможно, даже разрыву и течи оборудования.
Поэтому обслуживание заключается в организации должной фильтрации ГВС, замене нагревательных элементов и обеспечении правильного подключения с электрической точки зрения.
Электроприборам высокой мощности обязательно необходимо установить индивидуальное электрозащитное оборудование. Что касается газовых колонок и котлов, то они нуждаются в периодической чистке от излишков продуктов горения.
С накопительным водонагревателем
Основные проблемы остаются теми же – работоспособность нагревательных элементов, качество поступающей воды и электробезопасность.
Именно электробезопасностью многие пользователи и пренебрегают, не понимая, что это не только защита от поражения электрическим током, но защита самого дорогостоящего оборудования.
Все модели накопительных нагревательных баков выполнены из металла, а значит, без должного заземления, они подлежат ускоренной коррозии. Если же бак даст течь, то в большинстве случаев, такое оборудование ремонту не подлежит
Поэтому так важно проверять цепь заземления
Что касается ТЭНов, то в данных моделях они еще сильнее подвержены перегоранию, чем в проточных.
Все, что необходимо знать о горячей воде, представлено в этом разделе сайта.
Водоносная шахта или колодезный канал
Обобщенная формула «колодец = шахта +труба» представляется верной, даже если используется сруб, поскольку и его в некотором приближении можно считать наборной трубой прямоугольного сечения. Но обычно колодезный канал составляют из бетонных колец с пазами. Один из вариантов модульных размеров — диаметр кольца 1 м и высота 0,85-0,9 м. Модули устанавливаются друг на друга в вырытую шахту либо заглубляются путем постепенного осаживания вглубь с помощью подкапывания нижнего (первого) кольца. Когда выкладка закончена, настает черед герметизации швов с целью повышения стойкости канала по отношению к проникающей способности верховодки (выбор места для колодца повыше по течению поверхностных вод тоже способствует этому). Затем вокруг верхнего кольца сооружается воротник — замок из жирной глины или тяжелого суглинка, а дно засыпается гравием в качестве фильтра (при наличии плывунов — тестообразных грязеподобных масс — используется деревянная доска, препятствующая заиливанию). Наземная часть колодца оборудуется крышкой, обеспечивающей безопасность пользования и непопадание в воду пыльцы и мелкого мусора.
Колодезный канал может быть выполнен также способом сплошной скользящей опалубки. Вместо составных колец в современных проектах используют и цельную трубу, для ввода которой на нужную глубину грунт размывают сильной струей воды (так называемый абиссинский колодец)
Нужно учесть, что сооружение колодца — занятие довольно-таки опасное, требующее соблюдения всех мер предосторожности и постоянной готовности работников к экстренной эвакуации из шахтного пространства
Копка колодца
Оптимальное время для рытья колодца — конец августа, когда уровень грунтовых вод минимален. Время весеннего паводка для подобных работ является мертвым сезоном. Иначе к лету уровень вод спадет и потребуется коррекция глубины шахты, сопряженная со сложностями увеличения числа колец. Колодец глубиной до 10 м может дать до 100-150 л/ч (очень редко — 500 л/ч). Потребности человека в питьевой воде составляют 3 л в сутки, а для хозяйственных нужд (без полива) — 120-250 л. Полив добавит к указанным цифрам 4-6 л/м² в сутки.
Копка колодца
Ориентиром в определении глубины, а следовательно, и необходимого количества колец колодезной шахты, могут служить размеры соседских колодцев. При отсутствии таковых следует заказать работы по геологической разведке участка, став в результате обладателем его геологического разреза. Но если в полученной геологической «картинке» обнаружится глубина залегания воды более 20 м, то специалисты настоятельно советуют определиться с выбором между скважиной и колодцем. Хотя глубина находящихся в эксплуатации колодцев бывает больше 25 м.
Сведения о водозаборах соседей, находящихся, как правило, в тех же геологических условиях, могут стать начальной информацией, помогающей в выборе между колодцем и скважиной. Если во всей округе нет ни одного колодца, то вряд ли будет разумным напрягаться с его строительством: наверняка водоносным горизонт расположен на значительной глубине, значит, без скважины не обойтись. И наоборот, при наличии по соседству успешно эксплуатируемых колодцев можно удачно определить его будущие параметры на собственном участке. Но обращение к специалистам — путь к более достоверной информации о наличии на участке водоносных горизонтов, глубине их залегания и прогнозируемом химическом составе воды.
Знание геологии участка необходимо и для правильной эксплуатации колодца. Так, в попытке увеличить количество воды в колодце владельцы пытаются нарастить число колец и могут перейти на уровень, расположенный ниже водоносного слоя, из-за чего вода в шахте совсем может исчезнуть.
Колодец, при всей кажущейся внешней простоте, — сооружение весьма чувствительное к атмосферным явлениям и биохимическому состоянию поверхностного слоя почвы. Поэтому пробы почвы в предполагаемом месте его строительства обязательны. Регламентируются и расстояния до потенциальных объектов загрязнения. Не менее 30 м должно быть от колодца до всякого рода утилизаторов биологических отходов (выгребных ям, туалетов, хозяйственных построек, гаражей, скотных дворов). Дистанцию от транспортной магистрали выбирают в зависимости от загрязняющей способности конкретной дороги: для исключения воздействия тяжелых металлов безопасная дистанция может колебаться от 30 до 300 м. В то же время СНиП № 30-02-97 предписывают колодцу находиться не ближе 3 м от фундаментов домов, столбов освещения и границ участка.
Схема ГВС с накопительным подогревателем (бойлером) и циркуляцией воды
Накопительный водонагреватель (бойлер) представляет собой теплоизолированный металлический бак довольно большого объема.
В нижнюю часть бака водонагревателя чаще всего встраивают сразу два нагревателя – электрический ТЭН и трубчатый теплообменник, подключенный к отопительному котлу (схема подключения бойлера к котлу). Вода в баке большую часть времени подогревается котлом.
Электрический нагреватель включается по мере необходимости, в период остановки котла. Такой бойлер часто называют бойлером косвенного нагрева.
Горячая вода в бойлере косвенного нагрева расходуется из верхней части бака. На её место в нижнюю часть бака тут же поступает холодная вода из водопровода, нагревается теплообменником и поднимается вверх.
В странах Евросоюза системы ГВС в новых домах в обязательном порядке оснащают солнечным нагревателем — коллектором. Для подключения солнечного коллектора в нижнюю часть бойлера косвенного нагрева устанавливают еще один теплообменник.
Вода в бойлере нагревается солнечным коллектором. Если тепла от коллектора не хватает, то включается в работу котел или электрический нагреватель. Читайте: «Система ГВС с солнечным коллектором» .
Плюсы и минусы каждой из систем ГВС
Все перечисленные выше системы подачи горячей воды можно свести к двум основным типам нагревателей: проточному и накопительному. О них и поговорим.
Проточный нагреватель
| Плюсы | Минусы |
|
|
Накопительный водонагреватель
Самый популярный – обычный электрический бойлер, который накапливает воду и удерживает ее температуру в течение некоторого времени. Отличаются они объемом бака, в котором вода накапливается и нагревается:
- 5-10 литров, чтобы, к примеру, вымыть руки после работы в саду;
- 50-100 литров (помыть посуду, принять душ);
- от 1000 литров — для нужд большой семьи.
Еще один вид – газовый накопительный водонагреватель. Но особенного интереса у покупателей он не вызывает, поэтому и встречается в продаже довольно редко.
Третий тип таких нагревателей – бойлер с косвенным нагревом. Отличается от прочих этот агрегат тем, что благодаря встроенному теплообменнику он накапливает и нагревает жидкость с помощью теплоносителя отопления в доме. А, значит, такой бойлер будет особенно выгодным в зимний период, ведь дополнительных ресурсов для подогрева воды не потребуется.
| Плюсы | Минусы |
|
1. Количество теплой воды ограниченно объемом бака бойлера. 2.Процесс подогрева холодной жидкости занимает довольно длительное время.3.Бойлеры громоздки, занимают много места и часто требуют отдельного помещения (бойлерной). |
Виды котлов для ГВС
Существующие системы водоснабжения позволяют использовать несколько типов водонагревателей:
- Газовые колонки или двухконтурный котел, чтобы одновременно отапливать дом.
- Электрические подогреватели воды, которые тоже могут иметь второй контур.
- Пластинчатый теплообменник, подключенный непосредственно к контуру отопления.
Чтобы выбрать один из вариантов, придется рассчитать мощность, которая необходима для получения горячей воды нужной температуры. Для одного крана достаточно иметь 10 кВт, но чтобы одновременно наполнить ванну и открыть кран, мощность нагревателя должна составлять на менее 28 кВт.
Можно ли подключить стиральную машинку без водопровода?
Глубинный насос – залог хорошей работы скважины.
Пробурить скважину самостоятельно? Узнайте, как.
Газовые котлы сегодня является наиболее экономичными и позволяют неплохо сэкономить. Есть несколько наиболее распространенных видов:
Основное преимущество котла типа АОГВ состоит в его автономности
ОН лучше подходят для отопления и важно выбрать хорошую модель, чтобы не расходовать много газа. Плюс состоит в том, что отсутствие электричества не помешает работе.
Настенный котел должен быть подключен к дымоходу
У него электронное управление и неплохой коэффициент полезного действия. Есть турбированные модели, которые устанавливают в любом месте дома. Второй контур решает проблемы горячей воды и отопления. Только следует учитывать, что не должно быть постоянных перебоев с электричеством.
Электрические нагреватели накопительного типа можно установить своими силами и подвести линию проводки непосредственно от щитка. Для проточного типа потребуется устанавливать отдельную линию и заменять вводные автоматы, так как они обладают большой мощностью. Поэтому будет большой расход энергии, что экономически нецелесообразно.
Котлы, работающие на твердом или жидком топливе обычно устанавливают в доме, удаленном от разных коммуникаций. Обеспечить горячую воду и отопление с их помощью будет гораздо сложнее и не так дешево.
Солнечные коллекторы пока еще не стали привычным атрибутом.
Между тем, это позволило бы электрофицировать дом и сделало покупку электрокотла рентабельным.
Кроме выбора котла надо продумать схему, позволяющую подавать тепло и иметь горячую воду во всем доме и на каждом этаже.
Преимущества и недостатки вариантов водоснабжения
- Очищенная вода соответствует СанПиН
- Контроль качества
- Не требуется насос
- Высокая стоимость
- Возможен слабый напор
Артезианская скважина
- Низкая стоимость подъема воды
- Регулируемый напор
- Не имеет химических загрязнений, не требуется обеззараживание
- Требуется фильтрация
- Может требоваться очистка от солей металлов
- Затраты на строительство
Поверхностная скважина, колодец
- Затраты ниже, чем на артезианскую скважину
- Регулируемый напор
- Требуется фильтрация
- Требуется очистка
- Первичная вода имеет загрязнения
- Возможно наличие вредных химических веществ
- Может потребоваться обеззараживание
Поверхностный водоем (река, озеро, пруд), дождевая
Минимальные затраты, если водоем рядом
- Вода, сильнозагрязненная, с наличием химических веществ, применяемых в с/х
- Использование без фильтрации, очистки и обеззараживания опасно для здоровья
- Высокие затраты на водоподготовку
Из сравнения видно, в каком порядке стоит отдать предпочтение вариантам водоснабжения.
Обустройство кессона
Обустройство кессона позволяет без проблемно выполнять работы по обслуживанию скважины и защитить источник водоснабжения от проникновения грунтовых вод. Обустраивая кессон для скважины своими руками, необходимо предусмотреть возможность спуска для проведения профилактических и ремонтных мероприятий.
Самостоятельное изготовление кессона для решения задачи, как завести воду в дом из скважины, можно осуществить с использованием кирпича или бетонного раствора, выложив или залив основание конструкции. Не исключается возможность использования специальных пластиковых колец, с обязательной засыпкой дна песком и щебнем и последующей заливкой бетоном.
Перед тем, как завести воду со скважины в дом, в обязательном порядке выполняются гидроизоляционные работы снаружи кессона с использованием горячей битумной мастики и рулонных гидроизоляционных материалов. Также нужно продумать крышку для кессона, она должна полностью соответствовать параметрам конструкции. Необходимым условием является наличие отверстия в стенке кессона для соединения с наружным водопроводом.
Виды бойлеров косвенного нагрева
Классические модели
Бойлер косвенного нагрева – цилиндрический, кубический или прямоугольно-параллелепипедный аппарат накопительного типа, с помощью которого производится и подается горячая вода к смесителям сантехнических приборов. Устанавливается в столовых, барах, ресторанах, а также в домах с автономным или (и) централизованным отоплением с целью создания системы ГВС.
В конструкцию и комплектацию агрегата входят: корпус, состоящий из внешнего кожуха, утеплителя и внутреннего бака; змеевик-теплообменник, магниевый анод и рециркуляционный патрубок; подвод/отвод для холодной/горячей воды и вход/выход для циркулирующего теплоносителя; насос, термометр, термостат, сливной кран, водный фильтр и трехходовой клапан; группа безопасности и блок управления. Крепится прибор вертикально в непосредственной близости от котла в специально предусмотренном помещении: объемом ≤ 200 л к капитальной стене, емкостью ˃ 200 л – к полу.
Отличительная особенность рассматриваемого накопителя – отсутствие штатного источника питания, место которого занимает котел, вырабатывающий энергию для отопительной системы. Чтобы к мойке, раковине, ванне и душу поступала горячая вода, агрегат «привязан» одним замкнутым контуром к СГВС, другим – к СО.
Часть теплоносителя, предназначенного для радиаторов, направляется в бак, сверху вниз проходит через змеевик, возвращается в котел; холодная вода подается в емкость, снизу вверх нагревается от теплообменника, под давлением движется к смесителям, по кольцевому трубопроводу рециркулирует обратно.
Поскольку доля тепловой энергии, предназначенной для отопления, потребляется бойлером, одноконтурный котел подбирается с 30-процентным запасом мощности, кроме того, на входе в бак устанавливается 3-ходовой клапан, который посредством реле регулирует баланс между системами. Не менее полезен утеплитель, благодаря наличию которого вода за сутки остывает всего лишь на 2…4 °С.
Преимущества классических бойлеров косвенного нагрева:
- высокая производительность – одновременная подача к нескольким точкам разбора;
- возможность рециркуляции – после открытия крана мгновенно поступает горячая вода;
- наличие теплоизоляции – жидкость остывает в сутки не более чем на 4 °С;
- фактор косвенного нагрева – низкая себестоимость получаемой воды;
- простота конструкции – удобство пользования.
Недостатки:
- длительность нагрева при больших габаритах бака;
- периодический отбор тепла из системы отопления;
- невысокая эффективность в сезон «весна-осень».
Как видно, наибольший плюс классических моделей – отсутствие потребления электричества, газа или другого топлива. Существенный минус – по завершении отопительного сезона это преимущество теряет силу.
Комбинированные модели
Комбинированный бойлер – это усовершенствованная модификация классической модели, которая после отключения отопления использует собственные источники энергии.
Конструктивное исполнение предусматривает: дополнительный теплообменник под контур, например, с солнечной батареей; фланец для присоединения «мокрого» или «сухого» ТЭНа. Эти устройства, в зависимости от целесообразности, работают как в паре с отопительным котлом, так и самостоятельно – ТЭН, во избежание преждевременного износа, на время длительного простоя отключается от бака.
Кроме данных устройств, в сеть ГВС может врезаться тепловой насос или (и) система централизованного отопления. Для обеспечения безопасности, так же как и в случае с классической версией, устанавливаются: на входе в накопитель – обратный и предохранительный клапаны для предотвращения обратного тока и слива излишек воды; на выходе – гидроаккумулятор для регулирования объема жидкости, меняющегося под воздействием температуры.
Преимущества комбинированных бойлеров косвенного нагрева:
- широкие возможности комплектации источниками питания;
- доступность эксплуатации только 1 либо сразу 2 теплообменников;
- высокие теплосберегающие характеристики;
- эффективное обеспечение горячей водой;
- несложное периодическое обслуживание;
- комфортность пользования.
Недостатки:
- сравнительно непростой монтаж системы;
- высокая общая стоимость.
По сравнению с классическими комбинированные модели более практичные, поскольку обладают возможностями подключить ТЭН и второй контур подогрева. Правда, за дополнительные источники энергии нужно платить.
Оборудование и материалы
Многие задаются вопросом, как сделать водопровод своими руками. Это вполне по силам каждому, у кого есть желание разобраться в его устройстве.
Подбор оборудования осуществляется после определения источника. Для подключения к центральному водопроводу достаточно труб и перекрывающих кранов. В месте подключения желательно установить колодец, но можно обойтись и без него. Определяется это техническими условиями, выдаваемыми водоканалом.
В случае автономного варианта схема водоснабжения значительно усложняется. Потребуется различное оборудование, для подъема и очистки.
Насосное оборудование
Для подачи воды применяется погружной или поверхностный насос. Поверхностные насосы гораздо дешевле погружных и можно приобрести сразу с гидроаккумулятором, называется эта установка – насосная станция. Их легко обслуживать, а обсадная труба скважины может быть небольшого диаметра, достаточного для прохождения водозаборного шланга с наконечником-фильтром.
Насосные станции подходят для забора воды из поверхностных источников. Так же их устанавливают, если напор в центральном водопроводе очень низкий и не устраивает потребителя.
Если глубина до поверхности воды в скважине (колодце) более 5 метров, то выбор, однозначно остается за погружным (глубинным) насосом.
При выборе насоса учитывается:
- высота подъема воды (напор) от глубины нахождения насоса до самой верхней точки водоразбора в доме;
- необходимый часовой расход (литр/мин.), с учетом количества пользователей;
- диаметр насоса, с учетом диаметра обсадной трубы скважины:
- тип насоса: вибрационный, вихревой, скважинный, центробежный (последние 3 насоса – разновидность центробежного).
Вибрационные насосы недорогие, но их не рекомендуется применять в скважинах, из-за создаваемой в окружающей среде вибрации, пригоден только в колодцах. Самым надежным выбором является вихревой насос. У него наименьшие требования к чистоте воды.
Важно: в каждом конкретном случае, с учетом типа скважины, чистоты воды, глубины подъема, правильный выбор может сделать, только специалист, имеющий опыт эксплуатации насосов в данной местности
Гидроаккумулятор
Для каждого электродвигателя самым тяжелым моментом является пуск в работу. Повышенные токи в 7 раз, малый крутящий момент, пуск под нагрузкой, все это значительно сокращает срок его службы. Чтобы насос не запускался часто, из-за стакана воды, минутного мытья рук, спуска в унитазе, утечек в сети и по прочим мелочам, обязательно устанавливается гидроаккумулятор.
И чем больше объем бака, тем лучше для насоса. Как, впрочем, и для пользователей, на случай отключения электроэнергии
Его установка обязательна, а исправное состояние очень важно
Объем гидроаккумулятора для водоснабжения определяется по специальному расчету. Упрощенно, можно выбрать по производительности насоса в минуту, если насос подбирался с учетом числа пользователей. Полученный результат, это минимальный объем. Если место позволяет установить бак большего объема, стоит взять на пару размеров больше. Размерность баков у каждого производителя своя. Данный ряд, служит для примера, объем указан в литрах: 8, 10, 12, 18, 25, 30, 35, 40, 50, 60, 80, 100 и более.
Нужно иметь в виду, что полезный объем бака, то есть объем воды, который он отдаст, при выключении питания, всего 1/3 от его объема. Это при условии, что воздушная камера, имеет давление в свободном состоянии, на 0,2 бара ниже, чем давление выключения насоса. Хозяева закачивают воздух выше этой величины, следовательно, отдаст бак еще меньше.
Накопительные баки для воды
По сути, это тот же гидроаккумулятор, только гораздо больших размеров. Если гидроаккумулятор служит для защиты насоса от частых включений, то накопительный бак-аккумулятор, служит еще и для создания резервного запаса воды. Но не стоит обольщаться, бак в 500 литров, сможет отдать полезной воды не более 225 литров, при правильном давлении в воздушной камере.
Поэтому проще и дешевле установить простой бак, необходимого объема, но брать из него воду придется ведром. Можно установить на чердак, но напора будет не хватать, а в зимнее время потребуется позаботиться, чтобы вода не замерзла.
Совет: установив систему автоматического дополнения накопительного бака можно обеспечить бесперебойное водоснабжение дома.