Как для дома и квартиры произвести расчет водонагревателя?

  • 8
  • 515
10-06-2014
Как для дома и квартиры произвести расчет водонагревателя?
Оглавление: [скрыть]
  • Какой водонагреватель выбрать?
    • Устройство стандартного электрического бойлера
    • Источник энергии для нагрева воды
  • Объем накопительного бака
    • Формула расчетов необходимого объема оборудования
  • Расход теплоносителя
  • Время нагрева воды

Как правило, водонагреватель приобретается для частного или загородного дома. Потому что, как правило, проблема снабжения горячей водой в квартире не стоит. Все современные здания в России подключены к системам централизованного водоснабжения, которые обслуживают не только несколько отдельно стоящих домов, но и целые районы.

Схема устройства и подключения накопительного водонагревателя

Изображение 1. Схема устройства и подключения накопительного водонагревателя.

Другая ситуация складывается с жильем, расположенным за городом, вдалеке от коммунальных сетей. Для обеспечения подачи горячей воды или отопления на дачах устанавливают самые разные системы: отопительные котлы, накопительные бойлеры с прямым или косвенным нагревом или проточные водонагреватели. Но прежде чем покупать и устанавливать оборудование, вне зависимости от того, каким образом вы собираетесь получать горячую воду, необходимо провести грамотный расчет водонагревателя. Так как только система, подобранная для конкретного жилья и людей, в нем проживающих, сможет удовлетворить все возникающие потребности.

Необходимо помнить, что все расчеты должны проводиться после того, как схемы тепло- и водоснабжения здания составлены.

В идеальном же варианте все коммуникации уже должны быть подключены. В противном случае ваши расчеты могут не совпасть с реалиями.

Какой водонагреватель выбрать?

Схема бойлера

Схема бойлера.

В зависимости от поставленной перед вами задачи расчет бойлера, который подойдет именно вам, можно выполнить двумя способами. В первом случае учитывается запасенный объем воды и рассчитывается мощность теплообменника и источника электропитания. Во втором – рассчитывается объем водонагревателя для аккумулирования тепла, выработанного за определенное время источником определенной мощности.

Следует понимать, что какую бы методику вы ни применили, аккумулирующая способность воды всегда характеризуется ее теплоемкостью. Это величина постоянная и равна она 4,187 кДж.кг/°С. Это означает, что, например, для нагрева 1 кг воды на 1°С нужно обеспечить количество тепла, равное 4,187 кДж. А для этого требуется 1,163 кВт.ч.

Устройство электрического бойлера

Устройство электрического бойлера.

Например, если у вас имеется водонагреватель, чей объем составляет 1000 л, а нагреть воду необходимо до 50°С, то для этого потребность в тепловой энергии рассчитывается следующим образом: 1000×50= 58 кВт.ч.

От разности температуры нагреваемой и греющейся воды, а также от коэффициента теплопередачи зависит мощность теплообменного аппарата. Для каждого конкретного теплообменника коэффициент теплопередачи будет индивидуален. Поэтому универсальной формулы расчета водонагревателя существовать не может. И самый простой способ выбора теплообменника – это диаграммы, которые производители указывают в технических характеристиках к своим водонагревателям.

Запомнив эту нехитрую истину, можно перейти к рассмотрению отдельных характеристик.

Вернуться к оглавлению

Устройство стандартного электрического бойлера

Схема бака-накопителя бойлера

Схема бака-накопителя бойлера.

В нашей стране принято считать, что водонагреватель и бойлер – это разные устройства. Но на самом деле все отличие в том, что у бойлера есть накопительный бак для нагрева и сохранения горячей воды. Именно поэтому в технической литературе их называют «водонагреватели накопительного типа». Также бойлеры различаются по источнику тепла. Сейчас существуют системы прямого и косвенного нагрева. Если прибор сам генерирует тепло с помощью теплоэлектрического нагревателя или газовой горелки, то это система прямого нагрева. Косвенный же нагрев происходит за счет поступающего от отопительного котла нагретого до определенной температуры теплоносителя. Чаще всего используют именно накопительные водонагреватели, их схему вы можете видеть на Изображении 1.

Таблица расчета накопительного водонагревателя

Таблица расчета накопительного водонагревателя.

Перед тем как принимать решение о покупке конкретного водонагревателя, необходимо произвести расчет всех параметров и учесть особенности вашего дома и условия будущей эксплуатации. Обязательно оцените следующие параметры:

  • состояние электрической проводки;
  • возможная нагрузка на электрическую проводку;
  • наличие возможности подключения к газовым коммуникациям;
  • исправность всего оборудования, обслуживающего дом (в том числе водяных насосов, если они есть).
Установка водонагревателя накопительного (бойлер)

Установка водонагревателя накопительного (бойлер).

Кроме того, необходимо учитывать количество людей, которые будут пользоваться водонагревателем, и приблизительно спланировать, какой объем горячей воды будет ими потребляться каждый день. После этого можно приступать к выбору конкретной модели.

Для того чтобы подобрать водонагреватель, который подойдет именно вам, следует сначала определиться с его основными характеристиками, а именно:

  • наиболее подходящий источник энергии;
  • требуемый объем нагреваемой воды;
  • расход теплоносителя;
  • время нагрева.

По этим параметрам и происходит расчет нагревателя для воды.

Вернуться к оглавлению

Источник энергии для нагрева воды

Схема нагрева бойлера

Схема нагрева бойлера.

В качестве основных источников энергии для водонагревателей используют газ и электроэнергию. Существуют и более экзотические источники наподобие солнечных батарей, но они не слишком распространены в нашей стране. Поэтому для того, чтобы провести точный расчет, необходимо сравнить достоинства и недостатки именно газа и электричества.

  1. Электрические водонагреватели выпускаются мощностью от 1 до 6 кВт. Мощность же газового бойлера начинается с 4 кВт.
  2. Как правило, газовые водонагреватели накопительного типа имеют больший бак для горячей воды (до 150 л), тогда как электрические редко превышают 100 л.
  3. Стоимость газа в России значительно дешевле, чем электроэнергии.
Схема устройства напорного водонагревателя

Схема устройства напорного водонагревателя.

Кажется, что выбор очевиден и производить сложные расчеты нет необходимости. Чтобы получить 100-150 л горячей воды с помощью газового водонагревателя, потребуется примерно в два раза меньше времени, чем при использовании системы, работающей на электричестве. Но электрические устройства не требуют оборудования дополнительной силовой линии – им достаточно простой розетки. Приглашать специалистов для монтажа такого бойлера не требуется. Тогда как газовый водонагреватель необходимо подключать к газопроводу, который имеется не в каждом дачном хозяйстве. Кроме того, для безопасной установки водонагревателя, работающего на газу, требуется сооружение дымохода.

Сравнивать же цены на бойлеры с разными источниками питания нельзя. Стоимость электрических систем зависит, прежде всего, от мощности нагревательного элемента и объема бака. Цена на водонагреватели, работающие на газу, формируется в зависимости от типа камеры сгорания. Они бывают внутренними и внешними. Монтаж оборудования с внутренней камерой требует минимальной затраты сил и времени. Но такие устройства стоят примерно в два раза дороже, чем бойлеры с внешней камерой.

Необходимо учитывать и еще одно условие. Газовые бойлеры способны значительно нагреть воздух. В условиях дачи и маленьких помещений такая особенность может стать настоящей проблемой, если расположить водонагреватель, например, на кухне.

Поэтому однозначных рекомендаций по выбору бойлера с определенным источником энергии дать невозможно.

Вернуться к оглавлению

Объем накопительного бака

Подключение водонагревателя через тройник

Подключение водонагревателя через тройник.

Объем нагреваемой воды считается основным параметром при выборе накопительного водонагревателя. Необходимо помнить, что расчет необходимого ежесуточного количества горячей воды зависит от количества проживающих людей. Обычно принимают среднее значение, равное 80 л. Но, конечно, это цифра весьма условна. Реальный объем потребления зависит от привычек и образа жизни конкретного человека. Следует учитывать и то, что запас «сверх лимитов» никогда не будет лишним, особенно в загородном доме.

Но значительное превышение используемого объема горячей воды обычно приводит к расходам, которые изначально в расчет не входили. Вам придется переплачивать за газ или электроэнергию. Помимо этого, цена на само оборудование напрямую зависит от количества литров, которые оно способно накопить. Получается, что покупая водонагреватель именно той вместимости, которая вам требуется, вы обеспечиваете свой дом необходимым водоснабжением, но не тратите лишние средства на приобретение неэкономичного оборудования.

Схема установки бойлера

Схема установки бойлера.

Стандартные бойлеры, которые можно встретить в современных магазинах, имеют баки на 30, 50, 80, 100 и 150 л. Продаются и модели на 500 л, но такой водонагреватель рассчитан больше не на бытовое, а на промышленное использование. Выбор же конкретной системы для квартиры или загородного дома зависит только от ваших личных предпочтений.

Если же вы проживаете в городской квартире, подключенной к центральному водоснабжению горячей воды, но хотите обезопасить себя от периодических отключений, можно приобрести компактный водонагреватель. Такие модели рассчитаны на нагрев небольшого объема воды. Их монтируют на только на один кран (например, на кухню или ванну).

Но в случае, когда горячее водоснабжение требуется постоянно, а в доме необходимо наладить несколько кранов с подачей воды (кухня, ванная комната, санузлы), разумнее приобрести бойлеры, чей объем превышает 100 л. Некоторые современные модели могут снабдить ваш дом не только водой для бытовых нужд, но и для обогрева помещений. Естественно, что такой водонагреватель стоит гораздо дороже.

Вернуться к оглавлению

Формула расчетов необходимого объема оборудования

Для того чтобы провести точный расчет объема водонагревателя, который вам требуется, необходимо воспользоваться несложной формулой:

V=Q×n×(t1- t2)/(t3- t2),

Схема структуры бойлера

Схема структуры бойлера.

где:

Q – необходимый объем горячей воды на одного человека;

n – количество людей, проживающих в доме;

t1 – желаемая температура воды (имеется в виду температура воды, текущая из крана, поэтому обычно берется значение в 35-40°С);

t2 – температура холодной воды в системе водоснабжения (средние показатели температуры: летом – 15-18°С; зимой 9-11°С);

t3 – температура готовой горячей воды в баке водонагревателя (рекомендуемый уровень – не выше 65°С).

В качестве примера можно провести расчет необходимого объема на семью из 3 человек. Как правило, летом горячую воды используют для того, чтобы принять душ и помыть посуду.

Расход теплой воды в душе в среднем составляет 6 л/мин. Каждый член семьи принимает душ в течение 10 мин. С помощью формулы получаем следующий расчет:

Q = 6×10=60 л

V = 60×3×(35-18)/(60-18)=72 л

К примеру, расход при мойке посуды составляет 3 л/мин, а всего на мытье посуды люди тратят 10 мин и каждый член семьи делает это раз в сутки. В результате можно получить объем потраченной воды в 36 л. Итого в сутки потребуется 108 л горячей воды.

Как правило, если потребляемый суточный объем не превышает 200 л, то используют традиционные настенные модели. Если расчет превышает эту цифру, имеет смысл приобрести напольный водонагреватель.

Вернуться к оглавлению

Расход теплоносителя

Схема устройства комбинированного нагревателя

Схема устройства комбинированного нагревателя.

При выборе подходящего типа водонагревателя необходимо обратить внимание еще на одну немаловажную характеристику – расход теплоносителя через теплообменник бойлера. Этот параметр важен для систем с косвенным нагревом и обязательно должен быть указан в сопроводительной документации к оборудованию. Для эффективного функционирования без лишних затрат персональный расход бойлера не должен превышать 40% от общего расхода, проходящего через отопительный котел. В случае если расчет водонагревателя превышает этот показатель, то температура во всей системе будет снижаться. Это не только понизит общую температуру во всех помещениях и приведет к чересчур медленному нагреву воды, но и увеличит затраты на газ для котла. Поэтому такие модели разумнее не приобретать.

У большинства современных моделей водонагревателей можно регулировать температуру нагрева воды в баке. Производители не рекомендуют выставлять этот параметр ниже 30°С и выше 70°С. Но стоит учитывать, что вода, температура которой выше 65°С, уже может обжечь.

Чтобы комфортно принять душ, не нужно дожидаться нагрева воды в бойлере до необходимого значения. Достаточно смешать воду, которая течет из нагревателя, с холодной водой из системы водоснабжения. Это позволит не только отрегулировать комфортную температуру, но и снизит затраты на прогрев воды.

Вернуться к оглавлению

Время нагрева воды

Производить расчеты скорости нагрева воды с помощью характеристик, указанных в сопроводительных документах, не имеет смысла. Все производители вписывают туда абсолютные величины. В реальности же большинство моделей современных водонагревателей доводят 100 л воды до температуры в 60°С в пределах 5 ч. Так, при смешивании с холодной водой получается до 250 л теплой жидкости летом и около 200 л зимой. Поэтому реальные значения и отличаются от расчетов, поскольку по мере убывания в баке горячей воды происходит добавление холодной, а значит, общая температура понижается.

На выбор конкретной модели обогревателя может повлиять материал, из которого изготовлен бак. Наиболее долговечными являются водонагреватели, выполненные из нержавеющей стали. Также немаловажным преимуществом считается наличие съемного теплообменника. Эта деталь дает возможность почистить его самостоятельно. Следует избегать моделей, в качестве утепления которых использовался поролон, поскольку он быстро изнашивается.

Но в любом случае вы должны выбирать водонагреватель, опираясь на холодный и взвешенный расчет. Тогда бойлер прослужит долгие годы.