Реализация горячего водоснабжения в настенных котлах.

В России 80% индивидуального жилья имеет небольшую площадь - до 250 м². Для отопления такого дома хорошо подходят настенные котлы. Они занимают мало места, имеют высокую степень автоматизации, достаточно длительный срок эксплуатации и могут приготавливать воду для хозяйственных нужд (ГВС).
В настенных котлах существует 3 способа нагрева воды:

1. в том же теплообменнике(битермическом), что и теплоноситель отопления;
2. в отдельном(вторичном) теплообменнике;
3. через бойлер косвенного нагрева.

Теперь о каждом подробнее
.

Котлы с битермическим теплообменником.

В таких котлах теплообменник, размещенный над пламенем горелки, представляет собой сразу 2 теплообменника: для хоз. воды и для теплоносителя отопления. Во избежание путаницы, буду называть жидкость в отоплении - теплоносителем (это не обязательно вода), а хозяйственную воду - водой. Конструктивно представляет из себя одну трубку внутри другой. По внутренней протекает вода, по наружной - теплоноситель. Котлы с таким теплообменником компактнее и дешевле других двухконтурных котлов - с раздельными теплообменниками или со встроенными бойлерами.
Теперь рассмотрим как работает этот котел. На рис.1 изображена его схема работы. Во всех схемах ГВС заводская настройка предусматривает приоритет водоснабжения перед отоплением. То есть, если открывается кран, то котел перестает работеть на батареи и пускает всю мощность на нагрев воды. Для обнаружения открытия крана устанавливается датчик протока воды. При его срабатывании, останавливается циркуляционный насос, автоматика котла нчинает регулировать мощность газовой горелки по датчику температуры воды на выходе. Крайне редко регулирование мощности происходит в зависимости от расхода, но такие схемы себя не оправдали, чаще применяется минимальный порог выключения циркуляционного насоса. Например при достижении протока воды - 5 л/мин.

Основной недостаток таких котлов - большая зависимость от качества подаваемой холодной воды. Из-за высокой температуры стенок теплообменника накипь на них образуется намного быстрее, чем в других типах теплообменников. Температура продуктов горения, окружающих теплообменник, достигает 500±100°C, при этом температура поверхности нагрева превышает 100°C. Процесс же отложения накипи начинается при 70°C и его скорость возрастает в 2 раза при увеличении температуры на каждые 10°C. При этом происходит прогрессирование процесса, так как нарастающий слой кальция ухудшает теплопередачу и температура стенки теплообмена увеличивается. В конечном итоге теплообменник зарастает на столько, что протекание воды через него становится невозможным. Он уже невосстановим и подлежит замене. Продлевает срок жизни этого прибора промывка кислотным раствором, но это необходимо делать своевременно.

Котлы с вторичным пластинчатым теплообменником

Более устойчива к накипи конструкция котлов с применением отдельного (вторичного) теплообменника для нагрева воды. Чаще всего это пластинчатые теплообменники, представляющие из себя емкость поделенную тонкими пластинами, между которыми в одну сторону движется вода, в другую - теплоноситель. На рис.2 представлена схема такого котла.
При таком схеме нагреве появляется возможность контролировать не только температуру воды на выходе из котла, но и температуру теплоносителя на входе в теплообменник, а следовательно становится возможным не допускать отложение солей жесткости на стенках. С этой конструкцией котел может работать только на один из контуров - либо ГВС, либо отопления.

В котел встраивается трехходовой клапан - устройство переключаюцее проток теплоносителя с отопления на теплообменник и наоборот. Управляется автоматикой котла. Для определения наличия расхода служит тот же самый датчик протока хоз. воды. Интересная особенность китайских и корейских настенных котлов: переключение протока с отопления осуществлено через реверс циркуляционного насоса, которые часто при этом выходят из строя.
В отличие от котлов с битермическим теплообменником, температуры во вотричных теплообменниках значительно ниже, поэтому скорость образования накипи тоже существенно снижается. Однако зазор между пластинами для протока составляет всего 3 мм, поэтому сужение сечения сказывается быстрее. Общие рекомендации такие же, как и в случае битермического теплообменника. Своевременное обслуживание, включающее в себя кислотную промывку. Но необходимую частоту такого обслуживания очень трудно определить. Основное утешение для потребителя - то что заменить вторичный теплообменник значительно дешевле, чем битермический.

Котлы с бойлером.

Однако самый комфортный и накипеустойчивый вариант - это применение котла со встроенным бойлером, либо одноконтурного котла (котла только для отопления) и отдельного бойлера. Бойлер - это емкость со змеевиком внутри, "самгоннный аппарат наоборот". В основной емкости находится горячая вода, по змеевику протекает теплоноситель. Эти жидкости не смешиваются. В настенные котлы бойлеры встраиваются 40÷60 л., а емкость отдельностоящего бойлера может достигать больших и очень больших значений. Правда, очень большой бойлер маломощный котел не сможет прогреть, но это я отвлекся.

Устанавливая котел с бойлером, вы убиваете нескольких зайцев:

1. избавляетесь от головных болей по поводу заростания накипью теплообменника;
2. получаете запас грячей воды, в объеме равному объему бойлера + объем, который успеет нагрется, пока расходуется запас; (важно если у вас небольшая площадь и котел небольшой мощности)
3. получаете постоянную температуру горячей воды в течение длительного времени; (для теплообменников соотношение "скорость протока"/"мощность котла" имеет большое заначение, так котел мощностью 24 кВт даст не более 12 л/мин воды нагретой до 40°C)
4. имеете возможность сделать рециркуляцию горячей воды до смесителя: (не надо будет ждать пока из труб сольется остывшая вода)

На рынке присутствуют бойлеры с внутренним баком из нержавейки и с эмалированным баком. Других не бывает. Не слушайте продавцов про титановые баки и стелокерамические, это не баки, это названия эмалей. Кстати, относится и к емкостным электрическим водонагревателям. Нержавейка долговечна. Эмалированные баки требуют замены встроенного магниевого анода не реже 1 раза в год. Иначе - необратимый процесс коррозии.
Кроме материала бака бойлера необходимо обратить внимание на тепловую мощность его змеевика. Она должна соответствовать тепловой мощности котла ±10%. Иначе произойдет либо перегрев котла, либо очень долгое нагревание воды. Вспомните: во время работы на ГВС, отопление отключено. Слишком большой бак брать не стоит. Исходите из соображений: для заполнения ванны необходимо около 120 л воды с температурой 60°C, а чтобы заново нагреть этот объем потребуется около 20 мин, если котел у вас 24 кВт.

Вместо заключения: немного о борьбе с накипью.

Промывка теплообменника дело долгое, хлопотное, требующее навыков слесаря-водопроводчика и химика-технолога. В продаже появились жидкости-концентраты для промывки. Их основа - кислоты или органические, или неораганические, с добавками ингибиторов и присадок. Выбор зависит от квалификации промывающего. Органические - менее эффективны, но и вреда теплообменнику наносят меньше, в случае неправильных дествий.
Более безопасный способ - попытаться защитить теплообменник при помощи водоподготовки.

Рекомендации некоторых производителей:

1. при жесткости воды свыше 4 мг-экв/л устанавливается дозатор полифосфатов. (при этом вода становится непригодной для питья)
2. при превышении жесткости 9 мг-экв/л требуется поставить ионообменный фильтр. (дорого, составляет около 90% стоимости бюджетного котла)
3. поставить «магнитный преобразователь» воды.

Согласно утверждению производителей, этих самых «преобразователей» накипь не только не будет осаждаться, но и старая будет вымываться. Но производители они, сами понимаете, производители и есть, а независимых оценок эффективности, лично мне, не попадалось.