Водонагреватель + котёл = идеальная пара для частного дома

Горячая вода — это удобство, к которому все привыкли. И если человек строит или ремонтирует дом, то рано или поздно он задумается, как и чем будет греть воду в этом доме. Наша статья подскажет, что следует учесть при выборе того или иного решения. И что надо делать, чтобы выбранное оборудование работало без проблем как можно дольше.

ЧЕМ ТОПИМ ДОМ — ТЕМ ГРЕЕМ ВОДУ

Для начала необходимо определиться, какой генератор тепла будет отапливать дом. Важность этого вопроса продемонстрирует несложный расчёт. Так, в Московской области 1 кВт*ч электроэнергии стоит 3,7 руб. (для ИЖС), а стоимость 1 м3 газа — 5,40 руб. Это примерно 10 кВт*ч тепла. Соответственно, 1 кВт*ч тепла обойдётся в 0,54 руб., то есть по сравнению со стоимостью электричества почти в семь раз дешевле. Тарифы в зависимости от региона могут меняться, но разница будет всегда. Чтобы нагреть 200 литров воды с 6 до 40 °С, необходимо примерно 8 кВт тепла. Получить это тепло можно из разных источников, но так как цена этого тепла различна, задача сводится к выбору самого дешёвого из доступных. В таблице 1 приведём наиболее распространённые генераторы тепла и рекомендованные для них нагреватели воды.

Таблица 1. Генераторы тепла и нагреватели воды

Несмотря на то, что в таблице многократно встречается слово «бойлер», по статистике продаж самым массовым нагревателем воды в частных домах остаётся настенный двухконтурный котёл со встроенным теплообменником. И это не удивительно. Такой котёл компактен, что важно для домов, где нет отдельной котельной и где важен каждый метр пространства. Все узлы обвязки — циркуляционный насос, трёхходовой вентиль, датчик температуры, автоматика — встроены в котёл. Все системы смонтированы и проверены. При исправной работе оборудования горячая вода не кончается и не отключается. Но, к сожалению, не всегда возможно решить задачу ГВС таким образом. Дело в том, что производительность котла ограничена его максимальной мощностью. Рассмотрим пример: самый продаваемый двухконтурный котёл обладает мощностью 24 кВт (номинальная — 23,6 кВт). Он подходит для дома площадью примерно 250 квадратных метров. Если дом меньше, то при первом пуске мощность на отопление ограничивают, чтобы котёл не перегревал систему и не расходовал свой ресурс постоянным включением­выключением. Мощность, необходимую для ГВС, обычно оставляют максимальной. В нашем расчёте она равна 23,6 кВт. Производительность горячей воды для котла можно узнать из инструкции или рассчитать по формуле:

• где:
• P — мощность, Вт;
• C — удельная теплоёмкость воды (константа), Cводы = 1,163 (Вт/ч)/(кг × К);
• ∆T — (Т2 — Т1), разность конечной и начальной температуры, °С.

Из расчёта получается, что зимой котёл при температуре холодной воды 6 °С сможет выдать 7,7 л/мин воды температурой 50 °С. Это не кипяток, но достаточно горячая вода. Для взрослого человека комфортной будет вода температурой 38 °С. Полученную горячую воду при помощи сантехнического смесителя разбавляем холодной водой и считаем объём смешанной воды:

• где:
• mсмеш — масса смешанной воды, кг;
• m2 — масса горячей воды, кг;
• Тсмеш — температура смешанной воды, °С;
• Т1 — исходная температура холодной воды, °С;
• T2— температура нагретой воды, °С;
• (Т2— Т1) — разность конечной и начальной температуры, °С.

Согласно расчётам, производительность нашего котла составит 10,6 л/мин воды с температурой 38 градусов Цельсия. Если в доме единовременно открыты два смесителя, то воды будет достаточно. А вот если точек водоразбора больше и используются они одновременно, то возникнет дефицит горячей воды. Причина в том, что расход душевой лейки составляет 6–7 л/мин, смесителя кухонной мойки или умывальника — 4–5 л/мин. Для работы душевой кабины требуется уже от 12 до 15 л/мин. А у нас есть только 10,6 л/мин. Соответственно, при числе точек водоразбора более двух горячей воды будет не хватать.

На первый взгляд самый простой вариант решения в такой ситуации — выбрать котёл большей мощности. Например, настенный двухконтурный аппарат мощностью в 35 кВт имеет производительность уже 15 л/мин с температурой 38 °С. Однако подобное «озарение» приходит тогда, когда котёл или уже куплен и согласован с газовой компанией, или уже смонтирован.

Поэтому, если в доме более двух точек отбора горячей воды или в будущем их количество предполагается увеличить, лучше установить бойлер косвенного нагрева. Бойлер можно выбрать с запасом — на 200–300 литров. Но, если места для размещения немного, стоит обратить внимание на компактные модели объёмом 100–130 литров с обслуживанием и подключением трубопроводов сверху, которые можно разместить под котлом. Площадь такой «котельной» не превысит 1 м2.

Многие модели современных двухконтурных котлов можно переделать на конструкцию котел+бойлер. Компании­производители, понимая специфику нашего «бесконечного строительства», даже предлагают готовые комплекты для переоснащения. Но всё зависит от модели и возраста конкретного котла.

Если для отопления дома выбран электрический котёл, предлагается установить или косвенный бойлер, или накопительный электрический водонагреватель. Тут важно учесть, что накопительный водонагреватель имеет мощность максимум 3 кВт и нагревает 100 литров воды с 6 до 50 °С за 1 час 45 минут. А бойлер с теплообменником мощностью всего 6 кВт, используя мощность котла, сможет приготовить тот же объём в два раза быстрее. Правда, для его подключения к системе отопления необходимы определённые затраты. Расход электроэнергии для приготовления горячей воды и в том и в другом случае будет одинаков.

В отличие от газового или электрического котла температура теплоносителя в твердотопливном котле может колебаться: топливо прогорает и температура теплоносителя снижается. Для компенсации возможных колебаний температуры косвенный водонагреватель дооснащают встраиваемым
ТЭНом — и косвенный бойлер становится комбинированным.

При выборе водонагревателя для работы в паре с тепловым насосом необходимо учитывать, что максимальная температура теплоносителя в таких системах 55–60 °С (ниже, чем в системах отопления с котлом). Поэтому бойлер косвенного нагрева желательно выбирать с теплообменником большей площади и соответственно большей мощности. Такие бойлеры ещё называют низкотемпературными.

Если в системе отопления с тепловым насосом точек отбора горячей воды больше двух, рекомендуется применять буферную ёмкость плюс бойлер косвенного нагрева. Для больших домов, где точек отбора горячей воды больше шести, есть компактное решение — буферная ёмкость со встроенным теплообменником ГВС. В самой ёмкости находится вода из системы отопления. Холодная вода проходит по гофрированному трубчатому теплообменнику из нержавеющей стали снизу вверх, отбирая тепло, и уже нагретая поступает к пользователям.

Такие ёмкости для ГВС применяются не только с тепловыми насосами, но и когда в системе отопления используются несколько генераторов тепла с разной температурой или составом теплоносителя. Для этого в буферной ёмкости, помимо теплообменника для ГВС, есть один или два теплообменника для подключения, например, контура солнечного коллектора, где используется не вода, а специальный высокотемпературный теплоноситель.

Буферная ёмкость со встроенным накопительным водонагревателем — ещё один вариант приготовления горячей воды в системе с несколькими теплогенераторами. Основное отличие от ёмкости со встроенным теплообменником — постоянный запас горячей воды для компенсации пикового разбора.

ЧТО ВАЖНЕЕ — ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ, МОЩНОСТЬ ИЛИ ОБЪЁМ?

Определившись с тем, чем мы будем греть воду, и выбрав тип водонагревателя, нам предстоит решить, каким он будет. Продавец в магазине или на рынке, скорее всего, посоветует: «На человека идёт 30 литров. На четыре человека — 120 литров. Берите!»

Можно поверить или проверить, решив для примера такую задачу.

Рассмотрим дом постоянного проживания для семьи из четырёх человек. В доме два
санузла (душ + раковина и ванная на 200 л + раковина) плюс кухня. Предположим, что все пользуются водой одновременно в течение одного часа. Сначала считаем время:

• 1 с/у = душ 2 чел. х 15 мин.
• 2 с/у = душ 2 чел. х 10 мин + ванная 1,2 х 200 л (40 °С).
• Кухня кран = 15 мин.

Затем считаем пиковый расход:

• 1 с/у 30 мин х 7 л/мин = 210 л.
• 2 с/у 20 мин х 7 л/мин 140 л + ванная 240 л.
• Кухня 15 х 5 л/мин = 45 л.
• Необходимый расход = 635 л/ч с температурой 40 °С. Или 381 л/ч с температурой 60 °С.

Вывод: Нам необходим нагреватель с производительностью 380–400 л/ч.

Почему же не объёмом 400 литров? Потому что используется не только то тепло, которым была нагрета вода в бойлере к моменту включения, но и то, которое отдаёт котёл воде после открытия крана.

Производительность зависит от мощности. Чем больше площадь поверхности теплообменника, тем он мощнее и тем выше его производительность. Именно поэтому один бойлер объёмом 160 л имеет производительность 465 л/ч при ∆T = 50 °С (холодная вода — 10 °С, горячая — 60 °С). А другой бойлер такую производительность покажет при объёме 300 литров. При том что мощность котла в обоих случаях будет одинаковая.

Делаем вывод — самым важным критерием является производительность водонагревателя.

СКОЛЬКО СТОИТ ГОРЯЧАЯ ВОДА?

В городских квартирах практически повсеместно установлены счётчики. С их помощью легко оценить затраты, умножив показания счётчика (расход) на стоимость тарифа. В частном доме всё практически так же — расход зависит от владельца. Какую баню или душевую кабину он выберет — такую и поставит. Сколько точек ГВС захочет — столько и сделает. Но если опереться на статистические данные Мосводоканала, средний городской житель при постоянном проживании расходует 1,5–1,7 тонны горячей воды (60 °С) в месяц. Тариф же зависит от того, чем нагревается вода. Для наглядности мы посчитали, во сколько обойдётся нагрев одной тонны воды при использовании разных видов энергоносителей (табл. 2).

Таблица 2. Стоимость нагрева воды на разных видах энергоносителей

Снова обратимся к «расчётной» семье из четырёх человек. Представим, что им очень повезло и у них газовый котёл. Считаем: 4 х 1,7 х 34,18 = 232,4 рубля в месяц. Или 5577 рублей в год.

ЧТО-ТО ПОШЛО НЕ ТАК?

Водонагреватель выбран. Теперь расскажем, что нужно, чтобы он без проблем проработал как можно дольше, и на что обратить внимание, чтобы не было вопросов при его эксплуатации.

Не хватает напора горячей воды

Давление горячей воды = давление холодной воды — гидравлическое сопротивление водонагревателя, которое в зависимости от объёма составляет 0,13–0,2 атм. Это не много. Так что если напора не хватает, то это вопрос не к водонагревателю, а к настройке реле давления насоса, который подаёт холодную воду из скважины или колодца. Если вода идёт из поселкового водопровода, где давление нестабильно и может сильно проседать, то проблему напора, необходимого не только для горячей, но и для холодной воды, можно решить при помощи насоса повышения давления.

Приходится долго ждать горячую воду

В доме, где санузлы расположены на втором­третьем этаже или на значительном расстоянии от бойлера, горячая вода начинает поступать только через 3­4 минуты после открытия крана (до этого из него идёт холодная вода). Чтобы исключить это неудобство, необходимо предусмотреть контур рециркуляции, представляющий собой трубу, по которой горячая вода из самой дальней точки возвращается в водонагреватель. На напольных бойлерах для этого предусмотрен отдельный вход. Чтобы вода вернулась в водонагреватель, линию оснащают циркуляционным насосом с латунным корпусом. Насос работает не постоянно, а включается по времени автоматикой котла или таймером.

Вода в кране не такая горячая как в водонагревателе

Чем холоднее те помещения и конструкции, через которые проходит трубопровод с горячей водой, тем холоднее будет «горячая» вода. Теплопотери неизбежны, а чтобы их минимизировать, при монтаже лучше применять теплоизоляцию. Это же касается и упомянутого выше контура рециркуляции.

Котёл однократно нагревает бойлер, больше на ГВС не переключается.

Компании­производители отопительного оборудования предлагают свою автоматику, но все эти устройства работают по схожему алгоритму: при падении температуры в бойлере на 5 °С и более котёл включается на всю свою мощность и пытается нагреть бойлер. Если для нагрева не хватило двух часов, котёл, чтобы не заморозить дом, переключается на отопление и показывает, что с ГВС произошла какая­то ошибка, и повторно нагревать бойлер отказывается. Довольно часто причина кроется не в котле и не в бойлере, а в том, что при монтаже на контур рециркуляции ГВС были подключены полотенцесушители или тёплые полы в санузлах. И чем ниже температура на улице, тем сложнее котлу нагреть бойлер, тепло из которого постоянно отбирается. Временное решение в такой ситуации — отключить контур рециркуляции. Кардинальное — переделка.

Идёт слишком горячая вода

Рекомендуемая температура воды в водонагревателе — 60 °С. Максимальная может достигать 85. А «ожоговые» ощущения возникают примерно при 45,6 °С. Чтобы избежать этого, случайно открыв кран только с горячей водой, на подающую линию ГВС ставится термостатический смеситель, который подмешивает холодную воду в магистраль горячей воды. Температура настраивается для всей системы горячего водоснабжения. Диапазон настройки 42–60 °С.

Замёрз водонагреватель

Надолго отключили свет. Котёл выключился, и вода в трубопроводе и в водонагревателе не сразу, но замёрзла. После такой аварии, скорее всего, водонагреватель потечёт, так как лёд разорвёт его изнутри по шву. Что сделать, чтобы котёл при выключении электричества продолжил работать, — тема отдельной статьи. Но, если присмотра за котлом и бойлером нет или дом замораживается на зиму, необходимо предусмотреть слив воды из системы холодного водоснабжения и бойлера. Важно учесть, что даже незначительное количество замёрзшей воды при расширении способно погнуть трубчатый теплообменник или выдавить сервисный фланец.

Резкие колебания температуры

При открытии второго крана горячей воды температура на первом кране резко падает. Такое бывает, если при монтаже в целях экономии трубы была выбрана последовательная, а не коллекторная схема разводки трубопроводов. Или если трубопровод заложен очень маленького диаметра, а протяжённость труб большая. Решить проблему можно, попробовав повысить давление в системе водоснабжения. Если это не поможет, то остаётся только одно — переделать систему.

Постоянно срабатывает сбросной клапан

Как известно, вода при нагреве расширяется, и для того чтобы при расширении не повредить конструкцию бака, на линию подачи холодной воды, перед водонагревателем, ставится группа безопасности, в которую входят обратный и сбросной клапаны. При повышении давления в водонагревателе более 5 атм клапан срабатывает и сбрасывает воду. Если система водоснабжения частная, то проблему решают снижением давления. Если в доме используется вода из поселкового водопровода, то ставят редуктор. Для бойлеров объёмом более 150 литров также рекомендуется ставить расширительный бак, компенсирующий колебания давления.

Помимо этого, есть несколько моментов, на которые следует обратить внимание во время монтажа сбросного клапана. Во‑первых, необходимо предусмотреть, чтобы вода не выливалась на пол. Во‑вторых, чтобы между группой безопасности и водонагревателем не было никаких кранов или вентилей. В‑третьих, если используется водонагреватель объёмом 200 и более литров, то трубы могут быть диаметром 1”. Группа безопасности должна быть выбрана соответствующего диаметра.

Защита от накипи

При нагреве воды растворённые в ней соли жёсткости выпадают в осадок, часто называемый накипью. Чем выше температура поверхности теплообменника или ТЭНа, тем больше накипи. Поэтому производители водонагревательного оборудования рекомендуют не нагревать воду в бойлере выше 60 °С . Но если нагревать необходимо, например водонагреватель маленький, а смешанной воды надо много, то рекомендуется производить регулярную очистку прибора. Если этого не делать, бойлер из­за отложений за год будет терять 3–5 % от мощности своего теплообменника.

«Чудодейственные» магнитные преобразователи, влияющие на кристаллическую решётку солей жёсткости, с накопительными водонагревателями бесполезны, так как влияние магнитного поля кратковременно.

Ещё одним решением для защиты водонагревателя от накипи является установка фильтров со специальным наполнением, благодаря которому соли жёсткости не выпадают в осадок. При выборе фильтра обратите внимание на его пропускную способность
и, конечно, не забывайте регулярно пополнять или заменять наполнитель.

Горячая вода имеет неприятный запах

Причин для возникновения запаха несколько. Самая распространённая — низкая установленная температура воды. При 30–40 °С в системе размножаются бактерии, в результате жизнедеятельности которых и появляется запах. Необходимо регулярно прогревать бойлер до температуры 80 °С или проводить его очистку.

Вторая причина — химическая реакция между сульфидами, содержащимися в воде, и магниевым анодом, в результате которой появляется стойкий запах сероводорода. Решением в этом случае может быть только установка фильтров, подобранных по результатам химического анализа воды.

Третья причина — содержание сероводорода в холодной воде. Решением тут станет углубление скважины, чтобы уйти от водоносного слоя с газом. И последняя причина — редкое использование водонагревателя. Вода застаивается и появляется запах. Для его устранения можно пролить весь объём бойлера, после чего единовременно прогреть воду до максимальной температуры.

Защита от коррозии

Внутренний резервуар 90 % всех продающихся в России бойлеров выполнен из стали и покрыт эмалевым покрытием. Эмаль на сегодняшний день является идеальным защитным средством для металла и представляет собой силикатную массу с очень хорошими физическими свойствами. Если эмаль повреждена, в дело вступает анод (антикоррозионный стержень), от которого идёт ток к возможным повреждённым участкам. Возникающий вследствие разрушения более активного материала анодный ток предотвращает коррозию на повреждённом участке. Анодный стержень нужно регулярно проверять и при необходимости заменять. В противном случае коррозия разрушит бак в местах повреждения эмали и водонагреватель потечёт.

Ещё одна причина появления лишних отверстий в бойлере — присутствие на корпусе прибора электрического потенциала. Это возможно, даже если водонагреватель не подключён к электричеству. Чтобы не допустить подобного, надо соединить корпус внутреннего бака с контуром заземления.

Отказ в гарантийном или сервисном обслуживании

Гарантийное или сервисное обслуживание подразумевает доступ к прибору и возможность отключения водонагревателя от контура отопления и водоснабжения. Если бак замурован или установлен так, что к нему невозможно подойти, то, скорее всего, в гарантии или сервисе вам откажут.

Статья опубликована в объединённом выпуске «Весна 2019» (№1’2019)
журналов «Инструменты» + «Всё для стройки и ремонта» + «GardenTools»
серии «Потребитель».

Архив всех выпусков в pdf-формате смотрите здесь.