Как работает бойлер косвенного нагрева — устройство и конструкция

При работе отопительной системы требуется регулярный контроль внутреннего давления. Но невозможно предусмотреть все и находиться возле датчиков постоянно. Лучше всего сразу установить котловой клапан, предохраняющий систему обогрева от поломок.

Задачи и цели

Современные системы автоматизации котельных способны гарантировать безаварийную и эффективную эксплуатацию оборудования без непосредственного вмешательства оператора. Функции человека сводятся к онлайн-мониторингу работоспособности и параметров всего комплекса устройств. Автоматизация котельных решает следующие задачи:

Задачи и цели
  • Автоматический запуск и останов котлоагрегатов.
  • Регулирование мощности котлов (управление каскадом) согласно заданным первичным настройкам.
  • Управление подпитывающими насосами, осуществление контроля уровней теплоносителя в рабочем и потребительском контурах.
  • Аварийный останов и включение сигнализирующих устройств, в случае выхода рабочих значений системы за установленные пределы.

Зачем нужен предохранительный клапан

Теплоноситель при закачивании в трубы имеет температуру около +15 ºС, при нагревании в котле вода начинает нагреваться, расширяться, повышая внутритрубное давление. Это может спровоцировать протекание сварных швов, изломом или разрывом полимерных крепежных элементов. Котел при этом может взорваться. В лучшем случае произойдет короткое замыкание электроприборов котельной.

Если степень теплоотдачи газовых или жидкотопливных аппаратов еще можно контролировать, то у твердотопливных это невозможно.

В системе на жидких энергоносителях аппаратура устанавливаются датчики, встроенной автоматикой безопасности, которая срабатывает в экстренной ситуации и отключает приборы.

При отапливании дровами, углем можно попытаться урегулировать силу горения за счет закрывания заслонки, но на это необходимо время. Теплогенератор инертен, из-за чего теплоноситель сильно перегревается.

Когда печь еще в стадии прогрева, достаточно перекрыть доступ воздуха, чтобы быстро загасить пламя. Если же горение раскалило котел до предельно допустимой температуры, то сгорание замедлится, а топка еще некоторое время будет выделять много тепла.

Чтобы избежать последствий резкого или излишнего повышения давления, нужно использовать предохранительный сбросной клапан. В момент перегрузки системы затвор перекрывается, выводя часть лишнего пара наружу. Как только объем нагрузки вернется в норму, затвор закрывается, уходит в ожидание следующего сброса.

Устройство водонагревателя

Более распространенными типами бойлеров являются накопительные и проточные. Но у них есть свои ограничения:

  • Накопительные модели потребляют большое количество энергии для постоянного поддержания температуры.
  • Проточный нагреватель быстро нагревает воду, но не может обеспечить постоянство температуры, а сила напора зависит от давления в водопроводной магистрали.
Устройство водонагревателя

С косвенным прибором для нагрева воды можно обеспечивать не только все заборные точки в доме, но и систему отопления. К тому же его работа не зависит от наличия электричества или газа. Все, что нужно — подкидывать дрова в топку и получать результат.

Как устроен прибор? В основе конструкции лежит большой бак с котлом для топки. Снаружи корпусзащищен от теплопотери монтажной пеной, минеральной ватой или другим утеплителем. Внутри находятся:

  • Теплообменник — медная или латунная трубка наполненная веществом.
  • Термометр — измеряет температуру.
  • Магниевый анод — защищает элементы от коррозии.
Устройство водонагревателя

Последние косвенные модели дополнительно оснащаются ТЭНом. Это позволяет использовать прибор в летнее время как электрический бойлер. Некоторые изделия могут работать от солнечной энергии.

Читайте также:  Инструменты для покраски стен и потолков

Различают два типа изделий косвенного нагрева:

  • Напорный или закрытый. Устанавливается при наличии водопровода. Бак чаще всего изготавливается из нержавеющей стали, меди или имеет эмалированное покрытие. Если вы правильно рассчитаете необходимую производительность, тогда прибор будет регулярно снабжать несколько точек забора. В том числе передавать тепло от бака к отопительному котлу.
  • Безнапорный или открытый. Способен обеспечивать одну точку забора. Он хорош при отсутствии постоянного водоснабжения, поскольку может работать без давления в системе.
Устройство водонагревателя

Для чего нужен бойлер, где и как используется

Главное предназначение БКН обеспечение потребностей частного загородного дома в горячем водоснабжении. Водонагреватель можно установить и в квартире, имеющей автономное отопление. В многоквартирном доме сделать это сложнее за счет ограниченной полезной площади. Для ГВС подбирают нагреватель, вместительностью 60-100 л.

Бойлер косвенного нагрева нужен для обеспечения горячего водоснабжения от системы отопления в которой изначально не был заложен подогрев воды. БКН эффективен в следующих случаях:

  • одноконтурный котел;
  • тепловой насос;
  • для гелиосистем — солнечных коллекторов.

В интернете можно встретить рекомендации подключения БКН к системе теплых полов. Цель такого решения зачастую заключается в снижении температуры нагрева теплоносителя. БКН выступает как буферная емкость, регулирующая температуру. На самом деле в системе тёплых полов не нужен бойлер. Для нивелирования нагрева устанавливают узел подмеса и гребёнку.

Особенности конструкции экономайзеров

Специфика конструкции экономайзера котла во многом зависит от характеристик самого котла. Для безопасной работы оборудования в конструкцию экономайзеров котлов вносятся изменения и усовершенствования, дающие возможность максимально использовать возможности.

Прежде всего, это касается устройств кипящего и некипящего типов. При нагреве воды до высокой температуры во внутреннем объеме теплообменника образовывается водяной пар. В высокотемпературных установках количество водяного пара может достигать 20-24% от объема воды. Такой экономайзер котла оборудуется клапанами сброса пара, и устройствами контроля давления. Кипящие экономайзеры изготавливаются из стали, чугунное литье для такого оборудования не используется.

Особенности конструкции экономайзеров

Не кипящие устройства только прогревают воду перед подачей в котел, в них температура не повышается до критической, а пар выводится из системы.

Еще одним различием этих устройств выступает их назначение. Есть экономайзеры котлов паровые и водогрейные. Паровой экономайзер котла предназначен для прогрева воды до порога парообразования. Такой технологический прием используется в паровых котлах, где конечным продуктом выступает водяной пар высокого давления, а не вода. Водогрейный экономайзер котла отопления предназначен для предварительного прогрева воды. Это нужно для того чтобы нагреть воду и пройти «точку росы» еще до подачи ее в водогрейный котел.

Нюансы устройства

Функции, которые выполняет мембрана для расширительного бака, определяют особенности его конструкции. Он представляет собой металлический корпус в виде баллона, внутреннее пространство которого разделено на две части. В одной из них находится газ или воздух. Они сжаты до определённого уровня, величина которого указывается в техническом паспорте. Другая полость, которую образует сменная мембрана расширительного бака, наполняется водой. Благодаря этому давление газа будет совпадать с аналогичным параметром в трубах.

Сырьём для изготовления корпуса бака служит сталь, на которую наносят защитное лакокрасочное покрытие красного цвета. Такая отделка предохраняет от возникновения ржавчины и помогает визуально отделить от гидроаккумуляторов, покрашенных эпоксидным составом в синий цвет. Резиновая мембрана бака изготавливается из каучука синтетического происхождения методом литья, который позволяет выпускать изделия шарообразной или грушевидной конфигурации. Основой для получения эластомера служат этилен и пропилен, подвергаемые полимеризации. Для готового материала характерно следующее:

  • устойчивость к высоким температурам;
  • способность деформироваться под воздействием нагрузки и восстанавливать первоначальную форму при её отсутствии;
  • инертность к химическим веществам;
  • хорошая эластичность.

Обычно мембрана расширительного бака отопления подходит для установки в изделиях разных изготовителей (у всех производителей они одинаковы по размеру и взаимозаменяемы).

Исключение составляет марка Wester (их мембраны подходят только к одноименным бакам, и не могут быть заменены никакими другими).

Виды топливных емкостей и материалы изготовления

Основным требованием, предъявляемым к бакам для топлива, является высокая герметичность емкости, которая позволяет предотвратить протекание горючего (или его испарений) в окружающую среду. Это обеспечивает безопасность эксплуатации и экономичность расхода топлива в целом.

Стальной топливный бак

Для изготовления бензобаков используются следующие виды материалов:

Виды топливных емкостей и материалы изготовления
  • Сталь — используется преимущественно в грузовых автомобилях, а также в газовых системах;
  • Алюминий — применяется в автомобилях, работающих на бензине;
  • Пластик — наиболее популярный материал, поскольку подходит для всех видов топлива.

Достаточное количество резерва топлива обеспечивает бесперебойность работы двигателя и более длительный интервал автономной поездки. Современные стандарты автомобилестроения предусматривают такой объем емкости, который позволял бы перемещаться без дозаправки на расстояния минимум 400 км. С другой стороны, если бак слишком большой — это повышает вес машины и усложняет ее конструкцию.

Объем топливного бака условно можно разделить на номинальный (указанный в документации к автомобилю) и реальный (при заливке под горловину). Фактическая емкость топливных баков, в зависимости от модели, может быть больше номинальной на величину от 2 до 17 литров. Объем бензобака для легковых авто, в среднем, колеблется от 50 до 70 литров. Некоторые особо мощные модели имеют объем бака до 80 литров, а малолитражные машины оснащаются резервуарами объемом всего 30 литров. Грузовые авто могут иметь резерв топлива от 170 до 500 литров.

Основные неисправности

Колонка не выключается

Самой распространенной причиной данной неисправности может являться – потеря подвижности штока, который включает электромагнитный и/или механический газовые клапаны. На ухудшение подвижности штока может влиять разного рода загрязнения, которые попали в зазор между штоком и корпусом водяного узла. В данной ситуации поможет – простейшая промывка данного устройства. На затрудненный возврат штока в его первоначальное положение может повлиять и севшая пружина, усилия которой стало недостаточно для возврата штока в первоначальное состояние. В данной ситуации пружина подлежит замене.

Зажигается и гаснет

Данная поломка может быть вызвана двумя причинами:

  1. Неисправен датчик ионизации.
  2. Вышла из строя мембрана, которая установлена в водяном узле.

Обе этих неисправности устраняются путем замены датчика или мембраны.

Не зажигается

Данная неисправность может иметь множество причин. В газовых колонках, которые оборудованы датчиком тяги, поломка данного датчика может препятствовать нормальному розжигу. Также колонка может не зажигается в том случае, если в водной магистрали низкое давление воды. То же самое может касаться и давления газа. Отсутствие поджига также может быть вызвано тем, что газовая горелка попросту засорилась. Ещё причинами данной неисправности могут являться – выход из строя мембраны водяного блока, или выход из строя одного из датчиков.

Читайте также:  Обзор лучших и надежных внешних жестких дисков 2020 года

Особенности ремонта

Котлы барабанного типа отличаются надёжностью работы и неприхотливостью в эксплуатации, однако требуют постоянного контроля для обеспечения стабильных режимов нагрева и давления пара, а также своевременной продувки. При несоблюдении одного из этих требований могут появляться поломки и возникает необходимость ремонта агрегата.

Перед проведением ремонтных работ необходимо в обязательном порядке изучить прилагаемую производителем документацию и схему барабанного котла. Это позволит определить последовательность всех действий и не допустить ошибок, которые могут стать причиной более серьёзных последствий.

Для ремонта барабана необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

  • до начала восстановления следует оценить состояние металла: толщину, прочность, герметичность,
  • обнаруженные дефекты необходимо расточить абразивным инструментом до чистого металла, чтобы была возможность заварить его или залатать,
  • поиск трещин при помощи прогрева горелкой поверхности строго запрещён, так как велик риск деформации узлов или потери свойств стали,
  • коррозию на глубину металла до 10% допускается не устранять, а только тампонировать цементным раствором,
  • для восстановления толщины стали применяют электронаплавку,
  • заварка раковин обязательна, при условии их размеров до 40 мм и расстоянии равном трём размерам самой большой из них (если глубина повреждений больше половины толщины стенок).

Принцип работы накопительных водонагревателей

Схема работы бойлеров построена на принципе разделения слоев воды с разной температурой. Как известно, теплые слои жидкости находятся вверху. Их отбор из водонагревателя осуществляется через трубку отвода горячей воды, длина которой позволяет использовать верхний, наиболее теплый ее слой. Холодная же вода, наоборот, поступает в нижнюю часть бака, туда, где установлены водонагреватели. К тому же, на короткой подводящей трубке установлен рассекатель, не позволяющий жидкости проистекать струей и тем самым способствовать перемешиванию теплой и холодной воды.

Особенность теплой жидкости подниматься вверх не позволит использовать бойлер вертикальной конструкции, расположив его параллельно земле. На это стоит обратить пристальное внимание, выбирая тип устройства под свои нужды.

Нагрев холодной воды осуществляет ТЭН (один или несколько). За ее температурой следит термостат. При достижении заданной температуры, он размыкает электрическую цепь питания нагревателя.

Принцип работы бойлера

Хорошая теплоизоляция позволяет поддерживать нужную температуру воды, затрачивая минимум энергии на ее постоянный подогрев.

Принцип работы накопительных водонагревателей

В случае применения нескольких нагревателей, для поддержания температуры на заданном уровне используется один ТЭН. Остальные включаются при сильном расходе, многократно повышая мощность нагрева. Такая схема повышает экономичность и надежность прибора.

Отобранная сверху теплая вода постоянно замещается вновь нагреваемой жидкостью, которая подается из магистрали. Так устроен процесс непрерывного нагрева. При большом расходе температура воды на выходе из бойлера со временем падает, поэтому необходимо выбирать объем накопителя, исходя из величины горячего водоразбора.

Возможен вариант отказа термостата, при этом вода может закипеть, вследствие чего до опасного уровня повышается давление во внутреннем баке. Для предотвращения аварии, на трубку подачи холодной воды установлен предохранительный клапан – при достижении предельной величины давления он открывается, тем самым сбрасывая часть жидкости в подающую магистраль. Этот же клапан используют для слива воды из прибора во время профилактических работ.

Подробное видео по устройству бойлера представлено ниже:

Не стоит пренебрегать проведением периодических профилактических мероприятий, заключающихся в чистке бойлера от накипи и ржавчины. Они позволят прибору работать надежно и эффективно, а также уберегут вас от незапланированных трат.