Бойлер косвенного нагрева расчет объема

Поскольку речь идет о расчете, значит потребуются цифры исходных данных. Каждый человек по-разному расходует воду. Одним достаточно пробыть в душе 5 минут, а другие каждый день два раза в ванне плавают.

Если Вы решили приобрести бойлер и выбираете тип и модель прежде всего изучите свои потребности. Хотя бы замеряйте время купания и мойки посуды. Подсчитаем, сколько нужно горячей воды, какой для этого нужен объем бойлера и его мощность. Сколько и чего он возьмет у котла и что для этого потребуется котлу.

Величины

Мы потребляем воду литрами, а ее температуру измеряем градусами. Вода, для того чтобы нагреться, использует тепловую энергию в Джоулях из расчета своей массы в килограммах. Водонагреватель вырабатывает мощность в Ваттах, а КПД исчисляет процентами. Переведем эти единицы измерения в одну, понятную, плоскость.

Согласно законам физики для того, чтобы повысить температуру 1 кг воды, что равно 1 л, на 1оС требуется 4,187 кДж тепловой энергии, что составляет 0,001 кВт/ч мощности нагревающего устройства. Вид, производитель и потери не учитываем. Кто бы не произвел нагреватель и в каких бы условиях этот механизм не находился воде всегда нужно именно столько энергии.
Вода, поступающая в бойлер зимой (летом котел не работает), имеет температуру порядка 10о. Утепленные трубы подачи сократят разницу температур на входе и выходе бойлера и помогут экономить топливо.
На панели управления аппаратом выставлена цифра 60о. Это означает что жидкость в агрегате будет нагрета до такой температуры. Следовательно, 60-10=50о. Настраивать большую величину разогрева не стоит. Такая нагрузка повлечет за собой повышенный износ оборудования.
На эту величину требуется поднять температуру. Умножим найденную разницу в градусах на энергию нужную для получения каждого из них — 50*0,001=0,05 кВт/ч мощности потребуется бойлеру для такой работы.

Итак, для нагрева 1 л воды до 60о понадобится 0,05 кВт/ч мощности бойлера, а для повышения на 1о — 0,001 кВт/ч его усилий.

Горячая вода, которую мы берем из крана чтобы умыться или помыть посуду имеет температуру около 40о. Выше будет горячо, ниже прохладно. Чтобы расчет работы бойлера, не только косвенного нагрева, но и любого другого типа нагревателя был правильным нужно учесть, что мы смешиваем две воды, каждая из которых имеет свою температуру.

Горячая вода — это тепловая энергия. Мы подсчитали, что 1о = 0,001 кВт/ч.
Желаемая нами вода должна быть 40о, значит 40*0,001= 0,04 кВт.
Холодная вода имеет 10о, значит 0,01 кВт/ч уже есть. Это составляет 25% от требуемого объема теплоты.
Значит нужно добавить еще 75% температуры, что составит 0,05*75%=0,0375 кВт/ч.

Таким образом, 1 л искомой смеси (далее по тексту будем называть ее теплой водой) будет содержать 0,75 л полностью нагретой воды из нашего агрегата и 0,0375 кВт/ч его мощности.

Количество потребляемой мощности

Придя к решению о необходимости покупки и производя расчет объема бойлера косвенного нагрева, нужно подсчитать сколько теплой воды нужно для нормального существования. Представим семью из 4-х человек и осуществим среднесуточный анализ за неделю и пиковое (утро рабочего дня) исследование потребления горячей воды.

Еженедельный анализ

Для того, чтобы помыть посуду потребуется около 5 литров теплой воды в минуту. Учитывается время полоскания, это около 5 минут. Два раза в день моем тарелки, получаем 50 л теплой воды ушло на кухонную утварь в сутки. Умножим на 7 дней итого 350 литров в неделю.
Каждый человек 2-3 раза в неделю принимает ванну, расходуя при этом порядка 170 литров. 4*2,5=10*170=1700 литров за 7 дней.
Еще 4-5 раз душ по 10 минут при расходе около 12 л/мин. 4,5*10*12=540 на одного члена семьи, соответственно на всех 2160 л в неделю.
Мелкая гигиена (помыть руки, обувь, убрать в доме) — порядка 10 л в день на человека составит 280 л за исследуемый период.

Итого — 350+1700+2160+280=4490 литров в неделю. Добавим заходивших гостей и запас на всякий случай получим ориентировочную цифру около 5000 литров в неделю. Но бойлер считает в часах, нужно перевести в его единицы. 5000 / 7 / 24 = 30 литров в час теплой воды составляет средний расход семьи из 4-х человек.

Исходя из наших цифр соотношения температуры и мощности получаем необходимый средний расход мощности — 30*0,0375 = 1,125 кВт/час.

Пиковое потребление

Исходя из вышеизложенного создается впечатление, что даже самого маленького нагревателя будет достаточно. Увы, в жизни не все так гладко. Производя расчет объема резервуара и необходимой мощности агрегата требуется учесть, что утром вся семья просыпается и собирается на работу или в школу примерно в одно время. Ждать, пока полностью нагреется вода в бойлере попросту некогда. Должно хватить запаса накопленной жидкости и подогрева проточной за время расходования ее потребителями.

Согласно статистике, коммунальных служб утренний расход горячей воды составляет порядка 30%-40% от среднесуточной величины за 1,5 часа. Берется период с 7 ч 00 мин до 8 ч 30 мин. Возьмем среднюю цифру 35% и получим, что наша семья израсходует 5000 / 7 * 35% = 250 литров за 1,5 часа, что равно 170 литров в час теплой воды. Для такого количества нам понадобится 170 * 75% = порядка 130 литров горячей воды и 170 * 0,0375 = 6,5 кВт мощности водонагревателя.
Но и это еще не все. По мере расходования полностью нагретой воды из бака в него будет добавляться холодная, которую нужно разогреть, а для этого требуется время.
Средняя скорость подогрева в проточном режиме зависит от температуры теплоносителя и площади поверхности контура. Поскольку нагревающая жидкость поступает из котла ее температура будет постоянно порядка 70 — 75о, а теплообменник рассчитывается относительно объема резервуара и заявленной мощности устройства.
Средние показатели приблизительно равны для устройств всех производителей и составляют для бойлера с нагрузкой контура теплообмена 10 кВт порядка 0,3 л/мин при заданной нами разнице температур 50о. За один час объем подогретой проточной воды составит 60 * 0,3 = 18 литров.

Таким образом расчет объема бойлера косвенного нагрева показывает, что для одного утра рабочего дня семье из 4-х человек потребуется аппарат мощностью не менее 10 кВт и оснащенный баком емкостью более 100 л. С увеличением возможностей контура теплообмена скорость нагрева будет увеличиваться пропорционально росту мощности, но и количество тепла, отобранного у котла, возрастет.

Расход теплоносителя

Поскольку тепловая энергия берется у отопительного устройства, значит ее меньше поступит в систему обогрева дома. Но на общей температуре в помещении скажется только средний расход, пиковые показатели краткосрочны и особого влияния на разогретую систему отопления не окажут.

Мы подсчитали, что средний расход мощности составит 1,125 кВт в час. Но после утреннего и вечернего разбора горячей воды резервуар заполниться холодной жидкостью, агрегат ее разогреет и будет всю ночь или день поддерживать температуру.
Значит следует учесть холостой расход тепла, как минимум на два полных цикла в день, что составит 200 * 0,0375 / 24 = порядка 0,3125 кВт/ч.

В итоге получаем результат, согласно которому для бесперебойного обеспечения семьи горячей водой котел отдаст порядка 1,125 + 0,3 = 1,5 кВт/ч своей мощности. Если добавить потери теплоты при транспортировке по трубам, через корпус бойлера и непредвиденные расходы воды (скопление гостей на юбилей, чистка обуви и т. д. и т. п.) правильнее будет взять цифру 2 кВт/ч.

При проведении этого исследования учитывались усредненные цифры. Чтобы получить более точный расчет бойлера косвенного нагрева калькулятор, представленный по мощности и производителям, учитывает особенности каждой конкретной модели нагревателя и конкретные условия эксплуатации.

Для того, чтобы сделать расчет объема накопительного водонагревателя, воспользуемся формулой:

Объем водонагревателя = Р. воды × (t° – t1) : (t2 – t1),

Р. воды – планируемый расход воды;
t° – температура воды, которую необходимо получить в точке водоразбора;
t1 – температура холодной воды в трубопроводе, которая будет разбавлять горячую воду, поступающую из водонагревателя;
t2 – температура воды, нагретой водонагревателем.

Рассмотрим расчет объема водонагревателя на следующем примере.

Условия: семья из пяти человек, необходимое количество теплой воды – душ, мытье посуды.

Расход воды в душе в среднем составляет от 4 до 8 литров в минуту, в зависимости от используемой насадки. Возьмем максимум — 8 литров. Допустим, каждый член семьи принимает душ в течение 10 минут.

Расход теплой воды для душа: 8 × 10 × 5 = 400 л.

Предположим, что для мытья посуды понадобится 15 минут, с расходом воды 3 литра в минуту.

Расход теплой воды для мытья посуды: 15 × 3 = 45 л.

Итого, предполагаемый расход теплой воды равен 445 л.

Диапазон температуры, комфортной для человека приблизительно 30 – 40 °С, для расчетов возьмем 35 °С (t°).

Накопительные водонагреватели, в зависимости от модели могут нагревать воду до температуры 35 – 80 °С. Обычно рекомендуют устанавливать значение терморегулятора водонагревателя на среднее значение, приблизительно на 55 – 65 °С, чтобы исключить вероятность термотравмы при случайном открывании крана. Для расчетов возьмем температуру t2 = 65 °С.

Предположим, что температура холодной воды, которая будет разбавлять горячую воду из накопительного водонагревателя равна 10 °С (t1).

Можно приступать к расчету объема водонагревателя:

Если вам необходим большое количество горячей воды, обратите внимание на водонагреватели марок Stiebel Eltron или Tesy.

Официальный партнер компании Stiebel Eltron

Наша компания является официальным партнером Stiebel Eltron.

Вы всегда можете приобрести у нас оборудование с бесплатной доставкой по Санкт-Петербургу.

Как рассчитать объём бойлера косвенного нагрева
Какой БКН лучше — вертикальный или горизонтальный, настенный или напольный
Какой материал бака БКН лучше
Какой фирмы купить бойлер косвенного нагрева

Самостоятельный выбор бойлера косвенного нагрева процесс сложный и требующий определенных технических навыков и знаний. Условно можно разделить подбор водонагревателя не несколько важных этапов:

расчет объема, мощности;
определение типа конструкции и материала корпуса;
выбор по стоимости и производителю.

Первый этап выбора, а именно, расчет нагрева бойлера косвенного нагрева лучше доверить профессионалам. Разобраться без технического образования во всех нюансах при желании можно и самостоятельно.

Как рассчитать объём бойлера косвенного нагрева

Регламентирующие документы, на которых основан главный принцип вычислений: СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий» и справочник проектировщика ч. 2.

Подбор бойлера начинают с определения по расходу горячей воды. Правильно подобранный бойлер должен соответствовать следующим требованиям:

Достаточное количество горячей воды, подаваемой одновременно для нескольких точек водоразбора. Принято считать, что максимальные затраты достигаются при наполнении ванны.
Нагревать ГВС до необходимой температуры для комфортного приема душа, мытья посуды.
Небольшое время ожидания между открытием крана и поступлением горячей воды.

Среднестатистическая семья использует ГВС не реже 12 раз в день. Среднее потребление по количеству человек в семье и расчет объема бойлера косвенного нагрева, выполняется по следующим таблицам:

Количество членов семьи

Объём бака бойлер (л)

Мойка, душ, ванна

Примерный расход воды (л)

Расход воды при t=60°C (л)

Для дальнейших вычислений можно использовать формулу расчета объема бака:

Объем водонагревателя = Р. воды х (t° – t1): (t2 – t1)

Р. воды — планируемый расход ГВС;
t° — температура нагретой воды, поставляемой пользователю;
t1 – температура ХВС в трубопроводе, (при расчетах расхода подмеса холодной воды обычно принимают значение 10°);
t2 – температура воды, нагретой водонагревателем.

Указанная формула расчета используется для определения постоянной производительности водонагревателя. Попробуем выполнить вычисления для семьи, состоящей из 5 человек, при условии, что ГВС будет использоваться для душа и мытья посуды:

Расход воды — для душа, принимаемого в течение 10 мин, один человек расходует около 80 л. воды, или 400 л. на семью. Для мытья посуды, с учетом трехразового питания тратится около 45 л. Соответственно суточный расход составит 445 л.
Температура комфортная для мытья в среднем будет 35°С (t°). Чтобы не допустить ожогов ГВС устанавливают на нагрев не выше 65° (t2). Холодная вода на подмес равна 10°С (t1).
Проводят расчет по формуле: 445 х (35 – 10): (65 – 10) = 200 литров. В вычислениях закладывались максимальные значения, дающие некоторый запас мощности.

Исходя из расчетов для семьи из 5 человек будет достаточно установить БКН с максимальной вместительностью 200 л, что возможно если котел, к которому подключен водонагреватель будет иметь мощность не менее 33 кВт.

При определении объема будущего бойлера нужно учитывать мощность котла. Как показывает практика нередко именно этот критерий игнорируют при выборе водонагревателя, между тем он напрямую влияет на производительность БКН. Подбор бойлера косвенного нагрева по мощности котла проводят по таблице:

не менее 16 кВт

не менее 23 кВт

не менее 33 кВт

Существует прямая зависимость пропускной способности бойлера от мощности котла. Конечно можно подключить БКН большего объема к котлу, но выдавать необходимый литраж воды он не будет. Установив водонагреватель с чрезмерной вместимостью, потребитель столкнется с увеличением продолжительности времени нагрева, что приведет к перерасходу энергоносителя и увеличению затрат.

Выбор объема БКН начинают с теплотехнического расчета по производительности котла. Обычно приведенных значений достаточно для среднестатистического пользователя, чтобы подобрать бойлер для ГВС. В строительных компаниях дополнительно учитывают еще несколько технических параметров и выполняют:

Расчет площади теплообменника.
Учитывают теплопроводность и теплоемкость воды при расчете бойлера — эта величина необходима, чтобы выяснить пиковую и постоянную нагрузку на водонагреватель. Основные значения рассчитываются по таблице:

Удельная теплоемкость воды при температуре 0,1…100°С

Расчет длины змеевика — от этого параметра зависит скорость нагрева воды в проточном режиме.

В случае комбинированной модели водонагревателя (с встроенным ТЭНом) дополнительно учитывают потребление электроэнергии. Чтобы передать тепло 1 кг воды (при расчетах используется не литраж, а масса) и поднять ее температуру на 1°С требуется 4,187 кДж энергии или 0,001 кВт.

Проведя несложные вычисления понимаем, что для нагрева 1 л воды от 10 до 60°С потребуется 0,05 кВт/ч. Дальнейший расчет электроэнергии на комбинированный БКН осуществляют в зависимости от того какое фактическое потребление ГВС существует. Для большой семьи, как правило, достаточно 10 кВт бойлера, с объемом 200 л.

Самостоятельный расчёт емкости БКН требует понимания физических законов и основ математических вычислений. Чтобы облегчить себе задачу лучше воспользоваться специальными онлайн калькуляторами, расположенными на сайте или обратиться за помощью к бригаде, которая будет подключать водонагреватель.

Какой БКН лучше — вертикальный или горизонтальный, настенный или напольный

Вертикальные — согласно статистике продаж, наиболее популярные бойлеры. Удобный тип конструкции экономит полезную площадь в помещении. Вертикальные БКН ограничены в типоразмерах.
Горизонтального монтажа — БКН выпускаемые для профессионального применения в промышленных целях. Объем горизонтального бойлера практически не ограничен. Единственный недостаток: большая занимаемая оборудованием площадь, что требует отдельного помещения исключительно под водонагреватель.
Настенный — экономит полезную площадь. БКН (за небольшими исключениями) ограничен объемом 80-200 л. Создает сильную нагрузку на стены. Навесной вариант не подойдет для домов из газо- или пенобетона, кирпича и каркасного типа.
Напольный — хороший вариант для загородного частного дома. Объем нагреваемой воды в популярных моделях варьируется от 100-300 л., чего более чем достаточно для приготовления горячей воды даже для большой семьи, свыше 5 человек.

При выборе типа конструкции учитывают многие факторы: наличие свободного места под установку, необходимый объем литража БКН, материал из которого сделаны несущие стены здания.

Какой материал бака БКН лучше

Лучшие бойлеры косвенного нагрева, предлагаемые европейскими производителями, изготавливают со стеклокерамическим покрытием. Продукция из нержавеющей стали стоит намного дороже, хотя и отличается длительным сроком эксплуатации.

Существуют бюджетные БКН с защитным слоем из эмали (такой же, как у металлических ванн). У каждого варианта есть свои преимущества и недостатки:

Нержавеющая сталь — приблизительная стоимость европейского БКН с таким баком будет в 2-3 раза дороже эмалированного бойлера. На рынке присутствуют бюджетные версии, изготовленные в Китае, но необходимо учитывать один важный нюанс. Существует несколько десятков марок нержавейки, причем для пищевой промышленности подходит только один сорт. Гарантии, что внутрь бака, выпущенного в странах Азиатско-Тихоокеанского региона установлен именно такой металл нет никакой.
Стеклокерамическая ёмкость — считаются самыми лучшими и надежными баками в соотношении стоимости и качества. Срок службы немного меньше, чем у бойлеров из нержавеющей стали. Стеклокерамическое покрытие, производное первоначальной эмали, наносится двумя способами.
Европейские компании напыляют защитный слой исключительно сухим методом, что и обеспечивает высокое качество, равномерную толщину нанесения и длительный срок эксплуатации готового бака. Мокрый метод нанесения приводит к неравномерностям в нанесении стеклокерамической эмали, что несколько снижает срок эксплуатации водонагревателя.
Эмалированный бак — главный недостаток, подверженность покрытия температурному влиянию. Даже самые пластичные виды нагревателей служат при интенсивной эксплуатации не более 5 лет. Плюсом считается доступная цена. В современное эмалированное покрытие добавляют титановый порошок, существенно увеличивающий рабочий ресурс бака.

Золотой серединой считается покупка водонагревателя с баком, покрытым стеклокерамическим защитным слоем. Покупать бюджетные эмалированные нагреватели не стоит. Затраты на них не окупаются по причине небольшого срока службы.

Какой фирмы купить бойлер косвенного нагрева

На рынке водонагревательного оборудования лучшей считается продукция ведущих европейских производителей. Присутствует достаточно неплохая техника, выпущенная в России, практически не уступающая по характеристикам от зарубежных аналогов. От покупки китайских бойлеров лучше воздержаться.

Рейтинг производителей БКН по качеству возглавляют чешские, немецкие и французские водонагреватели:

На сегодняшний день лучше покупать бойлер, предлагаемый компанией Drazice. Продукция имеет неплохие отзывы и достаточно приемлемую цену. Для любителей премиум класса подойдут БКН английской Baxi, немецких Buderus или Viessmann. Если необходима хорошая бюджетная модель можно приобрести отечественные Эван.