Чем нагревают воду для отопления
Горячее водоснабжение в доме (ГВС)
Существует два основных способа приготовления горячей воды. Первый, — вода нагревается во время движения по нагревателю и подается на водоразбор. Такой нагреватель называется проточным.
Второй способ — нагревается большой объем воды в теплоизолированной емкости, затем постепенно расходуется. Такой нагреватель называется накопительным. Источником энергии обычно являются газ, электричество или разогретый теплоноситель из системы отопления.
Проточный – большой пиковой мощности
Проточный нагреватель должен быть сравнительно мощным, чтобы обеспечивать нужный расход горячей воды в кране. Для лейки душа необходима мощность не менее 10 кВт, для наполнения ванной — от 15 кВт, для двух кранов горячего водоснабжения — от 20 кВт.
Нагревать воду электрическим проточным нагревателем не дешево. К тому же нужно трехфазное подключение (свыше 6 кВт) и специальное разрешение на большую мощность.
Оптимально для обеспечения несколько кранов, установить на каждый из них компактный электрический проточный нагреватель. При этом ставится защита от их одновременной работы, чтобы не перегрузить сеть.
Более дешевый вариант — нагревание воды с помощью газа. Используются газовая колонка, или второй контур котла отопления. Мощности подобных аппаратов может хватить на два крана, а горячая вода получается дешевле.
Недостатки проточного
При проточной схеме нагреватель должен располагаться как можно ближе к крану, чтобы меньше сливать воды, пока не пойдет горячая. Рекомендуемое расстояние — не больше 5 метров. Но в любом случае будет перерасход воды и энергии. Подобный недостаток характерный и для накопительного нагревателя.
Еще один недостаток проточной схемы ГВС (горячего водоснабжения) — невозможность забрать немного горячей воды. У каждого аппарата своя минимальная мощность. Поэтому при малом расходе воды он просто не включается.
В результате также происходи перерасход воды и энергии.
Скачки давления в системе вносят дискомфорт, так как меняют температуру воды на выходе.
В торговых точках чтобы продать малоподходящий проточный электрический нагреватель, просто указывают, что он выдает столько-то литров воды при такой температуре, например, +50 градусов, что на первый взгляд приемлемо. Но не указывается, с какой температуры нагревается вода. Ключевой характеристикой такого аппарата является разность нагрева температур. Ведь холодная вода обычно +6 — +10 градусов, а не +15 или +20.
Накопительная система нагрева воды
Главное достоинство электрического накопительного бака мощностью 1,5- 2,0 кВт в том, что его можно установить везде, в любом доме и квартире, где есть электропитание 220 В. Его объем обычно 25 — 150 литров (ходовой объем 50 — 100 литров). Вода в нем нагревается постепенно до заданной температуры, а при заборе возможен большой расход, снижение температуры происходит постепенно.
Дешевле нагревать воду газовым накопительным нагревателем с маломощной горелкой (до 3 кВт). Дело в том, что на такой нагреватель не нужен специальный дымоход. Но устанавливаться может только по согласованию с горгазом, вероятно по отдельному проекту. Обеспечивается воздухом из помещения (с системой вытяжки).
Недостатки накопительных
Бойлер косвенного нагрева – стабильная система ГВС
Преимущество бойлера косвенного нагрева в том, что для нагрева используется энергия системы отопления, которой много, и она обычно не дорогая. Поэтому горячей воды может быть много, температура ее стабильна, вода дешевле.
Бойлер косвенного нагрева представляет из себя накопительную емкость на 100 — 300 литров. Нагрев осуществляется спиральным трубопроводом, по которому движется разогретый до 80 — 90 градусов теплоноситель.
Системы отопления создаются таким образом, что при остывании воды горячего водоснабжения ниже порогового значения, к примеру +50 градусов, котел переключается на нагрев бойлера. При этом выдает повышенную температуру работает на полную мощность, нагревая ГВС до верхнего порогового значения, к примеру, +60 градусов. После чего опять переключается на отопление.
С буферной емкостью – наибольший запас энергии
В буферной емкости все наоборот, — применяется емкость большого объема, около 1 тонны или больше заполнена теплоносителем, а нагреваемая вода движется по спирали, т.е. происходит прямоточный нагрев. Но при открытии дополнительных кранов ее температура меняется незначительно, так как конструкция имеет большой резерв по количеству передаваемой энергии.
Температура горячей воды будет такой же, как у теплоносителя системы отопления. Иногда это не подходит, поэтому в схему водоснабжения включается и смесительный узел для уменьшения температуры…
Буферной емкостью снабжаются в основном системы отопления с твердотопливными котлами. Как и почему используется буферная емкость
Другие особенности нагрева воды отоплением
Бойлером часто снабжаются одноконтурные газовые или жидкостные котлы. Какой котел выбрать — одноконтурный или двухконтурный
Другой особенностью системы является возможность создания постоянной циркуляции воды по кольцевому трубопроводу водоснабжения. Тогда, при открытии крана сразу же получаем горячую воду. Остывание воды не считается потерей энергии, ведь она расходуется на отопление дома.
Еще имеется возможность экономить — дополнительная спираль нагрева размещается в бойлере и подключается к солнечному коллектору. Энергия солнца называется даровой, расход на солнечные коллектора в данном случае окупается. Это дает возможность подогревать воду летом, если энергии не хватает — подключается котел.
Бойлер послойного нагрева
Основные недостатки обычной прямоточной системы отопления с газовым нагревателем (вторым контуром котла) или электрическим решают с помощью установки бойлера послойного нагрева. Одного или нескольких на каждый кран. Он представляет собой теплоизолированную емкость, в которую подача горячей воды осуществляется сверху. С этого же уровня осуществляется и ее забор.
Такой бойлер дает возможность одномоментно получать много горячей воды стабильной температуры. С ним можно забрать и «чуть воды», а также обеспечить наименьший спуск холодной. В качестве такого промежуточного накопителя можно использовать и обычный нагревательный бойлер.
Ошибка – неправильное подключение бойлера ГВС
Одна из распространенных ошибок при создании системы горячего водоснабжения в доме, — подключение бойлера косвенного нагрева к второму контуру двухконтурного котла. Этот контур сам по себе предназначен для приготовления горячей воды, поэтому имеет ограничение максимальной температуры в +60 градусов, чтобы не происходило термических ожогов.
Соответственно разогреть воду в бойлере косвенного нагрева до нужной температуры он не в состоянии, так как требуемая температура теплоносителя должна быть+80 град. В результате котел работает в аварийном режиме, а вода не нагревается. Подключать такой бойлер можно только к отопительному контуру… Кстати подключить бойлер косвенного нагрева можно и к твердотопливному котлу.
Подробней, схема включения бойлера косвенного нагрева с твердотопливным котлом
Сейчас наиболее комфортным и экономичным решением по созданию системы горячего водоснабжения является установка бойлера косвенного нагрева, там, где это возможно сделать. Остальные схемы ГВС можно считать вынужденными решениями, которые диктуются обстоятельствами, например, экономией при создании…
Способы нагрева воды — какой выбрать?
Горячая вода так же необходима, как и отопление дома. Отопление дома потребляет в среднем несколько процентов энергии, необходимой для его отопления. Устройство и способы нагрева воды должно быть удобным в использовании и потреблять мало энергии.
Горячая вода для бытового потребления, может быть приготовлена в баке как в резерве, так и в проточном режиме, т.е. только при открытом кране. Первый, накопительный, доступен каждому, потому что здесь источником тепла может быть любой — котел любого типа, отдельный газовый обогреватель, тепловой насос, солнечные коллекторы, электронагреватель.
С другой стороны, мгновенный нагрев возможен только при использовании газа или электричества. Только устройства, питаемые от них, можно включать и выключать мгновенно, и при этом они достигают большой мощности. Это основной фактор, ограничивающий наше пространство для маневра. Если у нас еще есть из чего выбирать, мы должны знать преимущества и недостатки каждой из этих систем.
Способы нагрева воды — бак
Накопленная в баке вода нагревается с помощью змеевика, водяной рубашки и/или электрического нагревателя. Простой вывод — источником тепла может быть не только один, но и несколько одновременно. Такой тандем чаще всего представляет собой котел (любого типа) и солнечные коллекторы или твердотопливный котел и электронагреватель, используемый вне отопительного сезона. Преимуществом резервуарной системы является ее универсальность и даже возможность расширения. Ведь мы можем купить бак с двумя змеевиками, использовать сначала один, а спустя время подключить к нему, коллекторы.
Кроме того, у нас есть запас воды, который можно использовать сразу в нескольких точках и в больших количествах, ограниченных размером резервуара. Это означает, что вы можете быстро наполнить большую ванну или использовать два душа одновременно, а также помыть посуду на кухне. Кроме того, бак позволяет нам воспользоваться преимуществами так называемой циркуляции, т.е. циркуляции горячей воды в трубах между баком и местами использования, так что горячая вода выходит из крана сразу после включения.
Емкость бака варьируется от 5 литров (на умывальник) до 300 литров (для всего дома, работающего от солнечной энергии). Общее правило — 50 литров на одного жителя. Однако это правило работает только в том случае, если источником тепла является простой угольный или дровяной котел — без питателя или автоматики. Если бойлер может включаться в любое время и нагревать воду до того, как она закончится, объем обычно может быть меньше — около 120 литров для 4 человек.
Наиболее распространенные решения являются способы нагрева воды в баке. Тогда источник тепла может быть любым, или даже несколькими.
Вот на что следует обратить внимание — бак должен быть достаточно большим, чтобы заполнить самый большой резервуар ГВС, ванну. Однако есть простой способ увеличить количество горячей воды, если вы заранее знаете, что она вам понадобится. А именно, вы повышаете температуру воды в баке и смешиваете ее с холодной водой в местах использования до 40-45°C.
Конечно, системы хранения не лишены недостатков. Однако, как правило, они не слишком раздражают, если все спроектировано правильно. Прежде всего, необходимо найти место для бака, а не в каждом доме есть подходящее подсобное помещение.
Кроме того, емкость резервуара ограничена. Поэтому, если он слишком мал, душ может охладить его, и другому члену семьи придется ждать некоторое время, пока вода нагреется. Мощность змеевика может составлять несколько кВт, а газовый, масляный или даже угольный котел с питателем может начать нагревать воду еще до того, как она остынет. Электрические нагреватели требуют времени, поскольку имеют низкую мощность (1,5-2 кВт).
Потери тепла из накопительного бака и циркуляционных труб также неизбежны. Хотя это тепло просто согревает дом во время отопительного сезона, оно сохраняется и во второй половине года. Потери можно уменьшить с помощью соответствующей теплоизоляции, но в местах, где мы иногда пользуемся горячей водой (например, в дополнительной ванной комнате для гостей) или наш образ жизни предполагает, что дом пустует много часов в день, постоянное отопление по требованию может быть более разумным.
Способы нагрева воды — проточный
Вода также может быть приготовлена проточным способом, т.е. по требованию только во время заполнения. Принцип прост — включение горячей воды включает прибор (бойлер или водонагреватель), а закрытие крана выключает его. Система может быть централизованной, т.е. один котел или мощный нагреватель обеспечивает весь дом, или, наоборот, небольшие нагреватели в каждой точке использования. Первый вариант характерен для домов с двухфункциональными газовыми котлами, а второй — с электрическими нагревателями.
И поэтому у нас нет большого бака (что ценно для маленьких домов), и горячая вода никогда не кончается. К сожалению, есть и недостатки. Величина потока горячей воды напрямую зависит от мощности нагревателя, и для комфортного использования одного душа необходимо около 20 кВт. В случае с электронагревателями это является серьезной проблемой, поскольку мощность подключения в частном доме обычно составляет около 15 кВт, а максимальная не превышает 40 кВт, но во многих местах вы не получите столько из-за высокой нагрузки на существующую сеть.
С газовыми котлами и плитами мы обычно можем позволить себе больше. Однако, если вместо дымохода над крышей мы установим вентиляционный дымоход и вытяжку через внешнюю стену, то предельная мощность котла составит 21 кВт. Следует также помнить, что по современным стандартам для отопления нового дома площадью около 150 м2 не требуется котел мощностью в несколько кВт. Мощность газового котла для горячего водоснабжения может быть гораздо выше (оговаривается и устанавливается отдельно), но полной свободы здесь нет. Котел с очень большой мощностью для ГВС будет работать менее экономично для отопления здания, но это его основной расход газа.
Проточная подготовка воды означает, что потребление горячей воды ограничено. Чем больше кранов вы включаете, тем меньше воды получают все. Это проблема, особенно если вы смешиваете горячую и холодную воду, потому что соотношение между ними меняется, и в результате меняется температура воды, выходящей из крана. Поэтому лучше всего установить температуру ГВС на котле так, чтобы она вообще не смешивалась с холодной.
Потоковое нагревание означает, что циркуляция не может быть использована. Поэтому после включения крана приходится ждать горячей воды. Продолжительность времени зависит от длины труб, по которым будет сливаться вода, и времени, необходимого для нагрева самого теплообменника в бойлере или водонагревателе. Поэтому в некоторых приборах можно активировать так называемый комфортный режим. Это означает, что теплообменник в котле все еще нагревается и может сразу же выдавать горячую воду. Однако это промежуточное решение.
Комбинированный бойлер нагревает воду в потоке, поэтому нет возможности ее циркуляции. Проблему можно решить, добавив последовательно резервуар ГВС с электрическим нагревателем.
Когда же рекомендуется использовать проточную систему? В первую очередь в домах, где все точки горячего водоснабжения расположены близко к бойлеру и нет много места для водонагревателя. Это даже вариант с газовым котлом на кухне и ванной за стеной или выше на следующем этаже.
Способы нагрева воды — проточный из небольшого бака
На рынке появляется все больше комбинированных газовых котлов, т.е. проточных водонагревателей, но при этом оснащенных накопительным баком для горячей воды емкостью несколько десятков литров. Эта комбинация имеет смысл, поскольку позволяет:
Способы нагрева воды — защита от ошпаривание
Горячая вода должна быть безопасной и комфортной для использования. Для этого его температура не должна быть ни слишком низкой (неудобство), ни слишком высокой (риск ошпаривания). Проблема слишком высоких температур касается установок с солнечными коллекторами и котлов на твердом топливе без автоматики. Оба эти источника тепла в некоторой степени неконтролируемы, и температура воды может значительно повыситься.
Однако эта проблема легко решается установкой термостатического смесительного клапана на выходе из резервуара. Если температура воды в баке не превышает установленного значения, например 45°C, через клапан будет поступать только горячая вода. Если она выше, клапан смешает ее с холодной, так что когда она попадет в кран, ее температура будет равна 45°C. Термостатические краны работают по тому же принципу, но их необходимо больше, что означает значительные затраты.
Система немного сложнее, если вы хотите иметь циркуляцию, но это не является большой проблемой. Покажем на чертеже, как должно выглядеть расположение соединений. Обратите внимание, что таким образом можно также подключить циркуляционный контур к баку без дополнительного циркуляционного соединения.
Термостатический смесительный клапан защищает от ожогов, если вода в баке слишком горячая.
Он должен быть обязательным в установках с солнечными коллекторами.
Способы нагрева воды — циркуляция
Циркуляция — это способ повысить комфорт и в некоторой степени сэкономить воду. Он позволяет горячей воде течь из крана сразу после его включения, не позволяя остывшей воде стекать по трубам. Это связано с тем, что водоразборные точки (или перегородки) соединены с баком дополнительной трубой, создавая тем самым контур, в котором может циркулировать вода. Чтобы привести его в движение, необходим насос
Но вам не нужно беспокоиться о потреблении энергии. Мощность современных циркуляционных насосов составляет всего около 5 Вт. Кроме того, потери тепла при циркуляции воды очень малы, если трубы покрыты толстой теплоизоляцией, а сам насос не должен работать круглосуточно. Хорошим решением будет простой таймер, выключающий его на ночь и в середине дня, когда вас нет дома.
Следует сразу отметить, что циркуляция не всегда необходима. В установках, где все точки потребления находятся близко к котлу (2-3 м), его отсутствие не будет доставлять неудобств. Но если расстояния больше, то ожидание горячей воды просто утомительно, а слив остывшей воды просто расточителен и неоправданно увеличивает количество сточных вод. Хуже всего приходится тем, кто купил двухфункциональный бойлер (т.е. тот, который нагревает воду потоком), хотя его точки сбора находятся далеко. Расходы здесь не приведены.
Однако это можно сделать просто, не вмешиваясь в работу самого котла. Небольшой электронагреватель емкостью 5 литров должен быть подключен последовательно, т.е. между бойлером и точками водозабора. На это влияет не холодная водопроводная вода, а горячая вода, нагреваемая бойлером.
Этого объема воды достаточно для циркуляции, а затраты на электроэнергию для ее нагрева и потери во время простоя будут небольшими. Их можно еще больше снизить, если добавить слой изоляции к стандартному баку и поместить его в замкнутое пространство в теплом помещении, например, в шкаф под раковиной. Бак должен находиться как можно ближе к котлу, чтобы в него не попадала вода, остывшая в трубах.
Используете водонагреватели мгновенного действия
Если вы используете водонагреватели мгновенного действия, установленные непосредственно в ванной комнате, охлаждение воды в трубах не происходит. Поэтому циркуляция не требуется.
Температура воды должна быть установлена на приемлемый минимум, без смешивания с холодной, например, 30°C. В свою очередь, температура воды, приготавливаемой бойлером, должна быть хотя бы на несколько градусов выше (не менее 35°C). В такой системе вода, нагретая электричеством в баке, при скорости, превышающей скорость мытья рук, будет быстро заменена водой, нагретой бойлером. Электронагреватель не включится, потому что бак будет заполнен водой с температурой выше, чем температура, установленная на его термостате.
Следует отметить, что при установке электронагревателей непосредственно в местах использования эта проблема не возникает. Тогда вода не будет оставаться в трубах, и циркуляция не потребуется.
Камин с рубашкой
Для нагрева воды можно использовать камин с водяной рубашкой. Существует два варианта этой системы: камин может нагревать воду проточным способом (горячая вода доступна только в том случае, если камин горит) или с помощью резервуара для хранения. Последнее удобнее, так как позволяет использовать горячую воду в течение нескольких часов после тушения камина. Камин с водяной рубашкой лучше всего использовать в сочетании с другим устройством, которое запускается автоматически, когда огонь гаснет, а также нагревает воду в теплые месяцы, когда камин не используется.
Конденсационный котел
Для подогрева воды можно также использовать газовый или масленый котел центрального отопления, предпочтительно конденсационный. Конденсационные котлы, благодаря специфике своей работы, потребляют меньше топлива, производя такое же количество тепла, что и традиционные котлы. Их эффективность даже на несколько процентов выше. Наиболее экономичными считаются конденсационные котлы на природном газе, следующими по списку являются котлы на сжиженном газе, закрытые котлами на жидком топливе. Конденсационные котлы сконструированы таким образом, что выделяют мало загрязняющих веществ, поэтому они не представляют риска.
Отопление дома потребляет в среднем несколько процентов энергии, необходимой для его отопления. Выбрав правильный прибор — удобный в использовании, экологически чистый, энергосберегающий — вы сможете значительно сэкономить.
Способы нагрева воды — тепловой насос
Тепловые насосы становятся все более популярными в качестве водонагревателей. Эксплуатация теплового насоса — самая дешевая, но ассоциируется с самыми большими инвестиционными затратами.
Чаще всего к устройству подключается отдельный резервуар, который питается энергией от насоса, одновременно работающего в системе центрального отопления. Насос может быть оснащен встроенным накопительным резервуаром, который устанавливается в его корпус.
Такие компактные устройства, как правило, имеют небольшую мощность, поэтому они используются в установках с низкой мощностью нагрева. Инвесторы часто выбирают тепловые насосы, которые служат только для нагрева воды. В этом случае основным источником отопления является традиционный котел, а насос используется только для подогрева воды.
Откуда берется горячая вода?
Пожалуй, всем известно, что огромные котлы-градирни и испускающие дым полосатые трубы, что видны с любой точки города, принадлежат ТЭЦ. Более того, многие знают, что эти махины обеспечивают наши дома светом, отоплением и горячим водоснабжением. Но что именно представляет собой процесс образования тепла и как в нем задействованы колонны градирен – вопрос довольно запутанный.
Расходные материалы
Расходные материалыВесь процесс работы ТЭЦ начинается с подготовки воды. Поскольку она используется здесь в качестве основного теплоносителя, то перед попаданием в паровой котел, где с ней будут происходить основные метаморфозы, требует предварительной очистки. Чтобы предупредить накипь на стенках котлов, воду сначала смягчают – ее жесткость порой необходимо уменьшить в 4000 раз, также ее нужно избавить от различных примесей и взвесей.
В качестве топлива для подогрева котлов с водой на различных электростанциях используют, как правило, газ, уголь или торф. Сгорание этих материалов выделяет тепловую энергию, которую на станции и используют для работы всего энергоблока. Уголь перед использованием перемалывают, а поступающий газ очищают от механических примесей, сероводорода и углекислого газа.
Производство пара
Огромный паровой котел в машинном зале – высота с 9-этажный дом не предел – можно назвать сердцем ТЭЦ. Его питает подготовленное топливо, выделяя при этом огромное количество энергии. Под ее силой вода в котле превращается в пар с температурой на выходе почти в 600 градусов. Под давлением этого пара вращаются лопасти генератора, в результате чего создается электричество.
ТЭЦ вырабатывает также тепловую энергию, предназначенную для отопления и горячего водоснабжения района и города. Для этого на турбине существуют отборы, которые выводят часть нагретого пара, пока тот еще не дошел до конденсатора. Выведенный пар передается в сетевой подогреватель, выступающий в качестве теплообменника.
Тепловые сети
Попав в трубки сетевых подогревателей, вода нагревается и передается по подземным трубопроводам дальше в тепловую сеть за счет насосов, гоняющих воду по трубам. Теплосети, как правило, несут воду 70-150 градусов – все зависит от температуры снаружи: чем ниже градус на улице, тем горячее теплоноситель.
Перевалочным пунктом для теплоносителя становится центральный тепловой пункт ( ЦТП). Он обслуживает сразу целую систему зданий, предприятие или микрорайон. Это своеобразный посредник между объектом, создающим тепло и непосредственным потребителем. Если в котельной вода нагревается благодаря сгоранию топлива, то ЦТП работает с уже нагретым теплоносителем.
Рецепт горячей воды
Рецепт горячей водыПоставка теплоносителя заканчивается на входе в ЦТП или ИТП ( индивидуальный ТП) – так, теплоноситель передается для дальнейших действий в руки ТСЖ или другой управляющей компании. Именно в тепловом пункте создается та горячая вода, с которой мы привыкли иметь дело – поступающая сюда с ТЭЦ вода греет в теплообменнике чистую холодную воду из водозаборников и превращает ее в ту самую горячую, что течет в наших кранах.
Обогрев здания и комнаты, эта вода постепенно остывает, ее температура падает до 40-70 градусов. Часть такой воды идет на смешение с теплоносителем и подается в наши краны с горячей водой. Дорога же другой части – снова на станцию, здесь остывшую воду согреют сетевые теплообменники.
Для чего же нужны градирни?
Величественные и массивные башни, называемые градирнями, не являются реакторами и центрами событий на ТЭЦ и на самом деле играют вспомогательную роль. Как это ни удивительно, но они применяются на теплостанции для охлаждения воды. Но зачем давать остывать той воде, которую постоянно нагревают?
В градирнях используется вторая часть « обратки», прошедшей цикл нагревания-охлаждения. Но ее температура еще довольно велика: 50 градусов для дальнейшего применения – слишком высокий показатель. Используют же побывавшую в градирнях воду для охлаждения конденсаторов паровых турбин. Это необходимо для того, чтобы пар, прошедший через паровую турбину, смог попасть в конденсатор и на холодных трубах внутри него сконденсироваться. Эти трубы как раз и охлаждаются водой, прошедшей градирни, температура которой теперь около 20 градусов. Если их не остудить, то не будет и потока пара через турбину, тогда и работать она не сможет. Конденсатор же снова превратит пар в воду, которая будет вновь пущена по циклу.
Так, круг за кругом вода будет нагреваться и остывать, превращаться в пар и снова в воду. За счет того, что трубы, котёл и радиаторы образуют замкнутую систему, вода будет двигаться по кругу цикл за циклом, постоянно и непрерывно.
Возможно, Вас заинтересуют:
тепло в доме, теория тепла, полезно знать