Проточные водоподогреватели

Принцип работы проточного водоподогревателя достаточно прост. В момент потребления горячей воды, она проходит через подогреватель (теплообменник), где достигает соответствующей температуры, а затем поступает к водоразборной точке, где происходит ее разбор. Такой водопо- догреватель применяют, если производительность источника теплоты достаточно высока, а водоподогреватель характеризуется достаточной тепловой мощностью, чтобы удовлетворить секундную потребность в теплоте на подогрев горячей воды. Например, для подогрева 0,1 дм3 (0,1 кг) воды в течение 1 с от температуры 10 °С до температуры 40 °С потребуется мощность равная:

В квартирных системах максимальная секундная потребность в тепловой энергии для подготовки горячей воды часто превышает потребность в отоплении. Именно по этой причине в зданиях, получающих тепловую энергию из индивидуальных квартирных котельных установок, проточные водоподогреватели не применяют.

Проточные водоподогреватели, запитанные от системы центрального отопления

В зданиях, получающих тепловую энергию из централизованной или локальной сети теплоснабжения, в настоящее время применяют квартирные тепловые пункты (КТП), предназначенные как для отопления, так и горячего водоснабжения квартиры.

На рис. 10.10 представлена схема такой системы.

При таком техническом решении затраты на монтаж снижаются по сравнению с традиционной системой. Уменьшается количество подводимых к квартире стояков до необходимого минимума - отпадает необходимость в подающих и циркуляционных стояках системы ГВС, а также уменьшается количество труб горизонтальной разводки. На рис. 10.11 представлена динамика коэффициента неодновременной работы квартирных узлов приготовления горячей воды по отношению к количеству подключенных КТП.

Коэффициенты неодновременной работы узлов приготовления горячей воды квартирных тепловых пунктов

В здании размещено как минимум несколько КТП, работающих в приоритетном режиме подготовки горячей воды. На графике видно, что увеличение количества таких устройств снижает потребность в тепловой энергии для КТП по отношению к источнику теплоты. Установка теплосчетчика на подводке к КТП позволяет производить одновременный учет теплопотребления системами отопления и ГВС. При потреблении горячей воды гидравлический смесительно-балансировочный клапан производит переключение потока греющей воды на теплообменник ГВС.

Соответствующая установка клапана предотвращает осаждение накипи в теплообменнике ГВС. Это дает возможность сэкономить материалы и, прежде всего, энергию. Такой КТП может быть оборудован индивидуальным недельным программатором, что позволяет пользователю выбрать время и температуру подогрева. На рис. 10.12 показана базовая версия технологической схемы КТП и системы ГВС.

Основные принципы проектирования системы с КТП компании Данфосс представлены в материалах компании. При проектировании и монтаже системы с КТП необходимо придерживаться следующих рекомендаций [10]:

1. Монтаж КТП необходимо осуществлять как можно ближе к подающим трубопроводам;

2. При довольно большом расстоянии между подающим стояком и КТП, подбирая диаметр трубопроводов, необходимо учитывать потери давления в них;

3. При довольно большом расстоянии между КТП и источником теплоты, что может увеличить время ожидания поступления горячей воды из водоразборной точки в летний период времени, необходимо обеспечить циркуляцию;

4. Внутренний объем подающих трубопроводов к каждой водоразборной точке не должен превышать 3 дм3;

5. Если существует вероятность увеличения времени ожидания горячей воды, необходимо организовать циркуляцию подводящих к КТП трубопроводов либо трубопроводов, разводящих горячую воду по квартире;

6. Выбирая место монтажа КТП, необходимо обеспечить удобство доступа к измерительным приборам или прибору удаленного снятия показаний;

7. Месторасположение и монтаж КТП должны гарантировать отсутствие несанкционированного доступа;

8. Выбирая модель КТП, следует учитывать способ регулирования системы отопления в квартире;

9. Перед выбором КТП необходимо провести расчет всей системы.

Электрические проточные водоподогреватели

Приборы данного типа предназначены для мгновенного подогрева воды во время ее потребления. Они, как правило, не дорогие, но характеризуются большим потреблением электроэнергии. В таких приборах применяют нагревающие элементы в виде спирали, обеспечивающие мощность 12, 16, 18, 21 или 24 кВт.

Подогреваемая вода протекает с большой скоростью вдоль ТЭНа. Иногда для непосредственного подогрева воды применяют неизолированные нагреватели в отдельных керамических нагревательных блоках. Такая конструкция позволяет использование водонагревателя для подготовки воды повышенной жесткости. Подключение к электросети должно быть выполнено согласно требованиям, предъявляемым к электроприборам. Водонагреватели оснащены предохранителями от поражения током и от перегрева воды. Потребление электроэнергии происходит только в момент расхода горячей воды. Отсутствуют теплопотери, вызванные перерывами в работе водоподогревателя.

В термических проточных водоподогревателях, оборудованных небольшим баком-аккумулятором емкостью 3...10 дм3, увеличение мощности нагрева происходит постепенно при помощи термостата. Такое решение позволяет мгновенно получать горячую воды и ограничивать изменение ее температуры на выходе.

Включение и выключение подачи электроэнергии к нагревающим элементам, как правило, происходит при помощи гидравлического водяного контактора. Он реагирует на разницу давления воды, возникающую в трубе Вентури, расположенную на трубопроводе нагреваемой воды и зависящую от ее расхода. Температура подогреваемой воды зависит от расхода воды и мощности нагревательных элементов. В самых простых моделях проточных водоподогревателей без встроенного датчика расхода воды увеличение расхода воды приводит к снижению ее температуры на выходе. На рис. 10.13 представлена схема современного проточного водоподогревателя. Встроенный в систему управления микропроцессор регулирует мощность нагрева в зависимости от заданной температуры воды на выходе. Температуру воды можно установить в диапазоне от 30 до 60 ° С посредством устройства регулирования температуры. Водоподогреватель оснащен плавным регулированием мощности нагрева в зависимости от расхода воды и заданной температуры. Электронное управление водоподогревателя позволяет сэкономить до 20 % электроэнергии по сравнению с другими видами управления (термическим и гидравлическим). Нагревающий блок устойчив к выпадению накипи. Расход горячей воды может осуществляться непосредственно из водоподогревателя или удаленной от него водоразборной точки. Большинство проточных водоподогревателей имеет степень защиты IP 25 (защита от струи воды), что позволяет устанавливать прибор непосредственно над ванной.

Газовые проточные водоподогреватели

В газовых проточных водоподогревателях теплота образуется в результате сжигания газа. Чаще всего на рынке представлены водоподогреватели мощностью 17,4 кВт (10 дм3/мин.), 19,2 кВт (И дм3/мин.), 22,7 кВт (13 дм3/мин.), 24,4 кВт (14 дм3/мин.). Показатель в скобках при каждой мощности обозначает расход подогреваемой воды при At = 25 К. Если температура холодной воды равна 10 °С, то температура воды на выходе составит 35 °С. Если температура воды на выходе должна составить 60 °С, то расход воды будет в два раза меньше. Достижимая температура горячей воды зависит от располагаемого расхода воды на входе. Если в квартире происходит водоразбор из как минимум двух точек с небольшим расходом воды (над мойкой в кухне и умывальником) или из одной точки с большим расходом воды (над ванной), то достаточно будет установить водоподогреватель мощностью 17,4...19,2 кВт (10...11 дм3/мин.). И именно в данном диапазоне мощности представлено 90...95 % продаваемых в Польше водоподогревателей. Если водоразбор осуществляется из более, чем двух точек, то следует выбрать водоподогреватель мощностью 22,7...24,4 кВт (13... 14 дм3/мин.).

Существует несколько способов регулирования температуры воды. Водоподогреватели могут быть оборудованы:

- ручной регулировкой температуры. В такого типа приборах заданная температура соответствует только одному (типичному) расходу воды. При уменьшении этого расхода происходит рост температуры воды, а при увеличении - снижение ее температуры. Бойлеры с такой регулировкой температуры самые дешевые;

- автоматической регулировкой температуры. В данных водоподогрева- телях заданная температура поддерживается независимо от расхода воды;

- автоматической и ручной регулировкой. Такие водоподогреватели кроме возможности автоматического регулирования температуры также оснащены ручной регулировкой мощности прибора. Такой способ регулирования позволяет пользователю контролировать температуру воды и обеспечивать полный комфорт в эксплуатации прибора, сглаживая, например, сезонное колебание температуры холодной воды на входе (например, зимой + 5 °С, летом + 15 °С). Водоподогреватели такого типа являются самыми дорогими.

В проточных водоподогревателях горячей воды возгорание газа может происходить от небольшого пламени, которое горит в режиме ожидания, или иметь автоматический розжиг. Преимущество прибора с пламенем в режиме ожидания - это простота конструкции и надежность в работе, к недостаткам такого водоподогревателя можно отнести тот факт, что постоянное горение дежурного пламени в течение года сжигает около 100...150 м3газа. Розжиг водоподогревателя без пламени в режиме ожидания может осуществляться от аккумулятора или гидрогенератора. В таком приборе отсутствует потребление газа в перерывах между расходом горячей воды. Если запуск водоподогревателя осуществляется от аккумулятора, то необходимо принять во внимание периодическую замену аккумулятора каждые 3...12 месяцев работы, в зависимости от интенсивности использования бойлера и качества аккумуляторов. Наиболее современный тип водоподогревателя оборудован миниатюрным гидрогенератором, т. е. турбиной, соединенной с динамомашиной, приводимой в движение потоком воды, генерирующей электричество для образования искры. Такой водоподогреватель - с ручным или автоматическим регулированием - является экономным в эксплуатации и не требует дополнительного розжига горелки. В последнее время прослеживается тенденция роста применения водоподогревателей с автоматическим розжигом, несмотря на их более высокую стоимость. Газовая часть водоподогревателя оборудована аналогичными системами безопасности, что и в емкостном газовом водоподогревателе. Проточные водоподогреватели могут быть с открытой (приборы типа А и В) и закрытой (тип С) камерой сгорания. В приборах с закрытой камерой сгорания (приборы типа С) подача свежего воздуха осуществляется с улицы, например, по отдельной трубе или коаксиальной трубе (по схеме «труба в трубе»). Приборы с закрытой камерой сгорания оборудованы системами искусственной тяги. В технической документации проборов с дымоходом по схеме «труба в трубе» производитель указывает размер и допустимую длину дымохода, а также подробно описывает способ его подбора и принцип монтажа [7]. В случае с атмосферными приборами (на естественной тяге) согласно техническим условиям для зданий, газовые водоподогреватели горячей воды должны быть постоянно подсоединены к индивидуальному каналу для отвода продуктов сгорания трубой с вертикальной длиной как минимум 0,22 м и горизонтальной длиной не более 2 м под углом 5 % к газовому прибору. Все применяемые в строительстве материалы должны пройти соответствующую сертификацию. Это касается также дымоходов. Считается, что наилучшими и наиболее безопасными дымоходами для вывода продуктов сгорания являются трубопроводы из нержавеющей стали (устойчивой к воздействию кислот). Учитывая, что продукты сгорания газа содержат значительное количество воды, дымоход должен характеризоваться устойчивостью к разрушающему воздействию конденсата водяного пара, содержащегося в продуктах сгорания. Для предотвращения разрушающего влияния продуктов сгорания на стенки дымохода (выполненного из традиционных материалов) необходимо оснастить его специальной вставкой из кислотостойкой стали [9].

Помещение, в котором установлен газовый водоподогреватель с открытой камерой сгорания, должно иметь вытяжную вентиляцию, подсоединенную к индивидуальному вентиляционному дымоходу, а также гарантировать постоянный приток свежего воздуха для поддержания горения. Это особенно важно, если в помещении установлены новые (герметичные) окна. Если водоподогреватель установлен в ванной комнате, то двери в это помещение должны иметь щель в нижней части общей площадью не менее 0,022 м2 для обеспечения притока воздуха в помещение. Объем ванной комнаты не должен быть менее 8 м3. В помещении, где установлен газовый прибор с атмосферной горелкой и естественным удалением продуктов сгорания, запрещается применение механической вытяжной вентиляции. Кроме того, в таком приборе, при недостаточном притоке свежего воздуха, может наступить неполное сгорание газа, что приведет к образованию токсического угарного газа (окиси углерода) и попаданию отравляющих продуктов сгорания через прерыватель тяги в помещение.

На рис. 10.14 представлена схема современного газового проточного водоподогревателя горячей воды. Такой водоподогреватель позволяет установить температуру горячей воды в диапазоне между 35 и 60 °С, стабилизируя температуру потребляемой воды благодаря датчикам температуры и электрическому датчику расхода воды с плавным регулированием. Все это позволяет производить водоразбор небольшого количества воды, а также регулировать температуру воды даже при низком ее давлении. Такие водоподогреватели также характеризуются низкими эксплуатационными затратами, что связано с отсутствием пламени в режиме ожидания, наличием автоматического регулирования мощности прибора в зависимости от количества расходуемой воды и высоким энергетическим КПД. В целом это приводит к снижению уровня потребления газа и экономному водоразбору. Такие приборы также известны высоким комфортом эксплуатации, что связано с быстрым и надежным розжигом, стабильной работой водоподогревателя даже при низком давлении и малом расходе воды, а также высокой прочностью прибора.

Подключение газового прибора может выполнить только квалифицированный персонал, прошедший соответствующее обучение по работе с газовыми приборами. Каждый производитель и дистрибьютор водоподо- гревателей сотрудничает с авторизированными монтажниками, которые прошли соответствующее обучение по монтажу, запуску и обслуживанию такого оборудования.

Шафлик В./Современные системы горячего водоснабжения. - К.: ДП ИПЦ «Taici справи», 2010.