Как рассчитать объем бойлера. Как выбрать накопительный водонагреватель? Какой объем бойлера нужен для ванной
При выборе накопительного водонагревателя в первую очередь обращают внимание на его мощность и объём. Как быстро нагреется вода и на сколько ее хватит – основные критерии при покупке прибора.
Объем нужного вам бойлера будет зависеть от нескольких факторов:
- Сколько человек будет пользоваться водонагревателем?
Чем больше людей живет в доме, тем больший объем вам нужен.
- На какие цели будет расходоваться вода?
Только мытье рук? Или также принятие душа, ванны, стирка и проч.?
- Как интенсивно будет использоваться устройство?
Прием ванны несколькими членами семьи с небольшим перерывом или мытье посуды лишь несколько раз в день? Это важно, поскольку при непрерывном использовании воды она не будет успевать прогреваться. Если же вы будете расходовать ее с некоторыми промежутками, то каждый член семьи сможет комфортно помыться.
- В какое время года будет использоваться?
Зимой температура холодной воды в квартирах ниже, чем летом, поэтому для ее нагрева потребуется большая мощность. Да и расход горячей воды в холодное время года будет больше. Кроме того, температура холодной воды за городом ниже, чем в многоквартирных домах.
Все современные дома подключены к центральному водоснабжению. Но не все жители довольны качеством обслуживания коммунальных предприятий, поэтому они устанавливают в частных домах и квартирах бойлеры. Чтобы не ошибиться с выбором техники, нужно правильно высчитать объем водонагревателя. Мы поделимся с вами расчетными формулами и правилами, которые помогут подобрать прибор для всей семьи.
Как выбрать объем бойлера
Перед тем как отправляться в магазин за техникой, определитесь с объемом потребляемой воды. Также важным критерием является скорость нагрева и расход теплоносителя.
Что необходимо учитывать при покупке:
- Количество человек, которые будут пользоваться прибором.
- Число заборных точек.
- Использование ванны или душа для мытья.
Привычки людей также влияют на количество потребляемой жидкости. В какое время каждый из членов семьи принимает душ? Если это день и вечер, тогда количество литров сократится, ведь за этот промежуток времени бойлер успеет нагреть очередную порцию воды. Большой запас накопительного бака не будет лишним, особенно для частного дома.
Сколько литров вмещает стандартный прибор? От 30 до 150. Бака для воды на 30-50 литров хватит для обслуживания одной точки забора. Например, можно разместить технику возле раковины. Есть и более объемные устройства на 500 литров. Такие чаще используются в промышленной деятельности.
Водонагреватели косвенного нагрева подключаются к системе отопления, их вместительность также велика. Они обеспечивают горячей водой не только раковину и душ, но и батареи.
Условно для двух-трех человек в семье хватает 80-100 литров. Однако чтобы точно подобрать технику, нужно провести расчет.
Как рассчитать емкость бака
Р х (t° – t1) / (t2 – t1)
Р - это количество жидкости, которое вам требуется для ежедневного применения. Чтобы вычислить данный показатель, учитывайте, на что расходуется вода. Например: для принятия душа понадобится 5 литров. Вы его принимаете в течение 10 минут. Значит: 5 х 10 х 4 (количество человек) = 200.
t° - температура воды в кране на выходе. Для нормального пользования без смешивания достаточно 38 градусов.
t1 - входная температура; летом может достигать 16°С, зимой 9°С.
t2 - температура нагрева; может достигать 85-90 градусов.
Осталось подставить конкретные цифры и высчитать размер и вместительность бака. Изделия более 150 литров не вешаются на стену, а устанавливаются на пол. Для их размещения понадобится достаточно места.
Не нужно думать, что у вас будет чистое потребление горячей воды. Если вы предпочитаете принимать ванную, тогда горячий поток будет разбавляться холодным для достижения комфортной температуры.
Подбор проточного водонагревателя выполняется так же. Однако время подготовки жидкости вычисляется по другой формуле:
Рm = Q/((Tтв-Тхв)*1,163)
Р - количество расходуемой жидкости.
Q - мощность прибора, которая указанна в документации.
Tтв и Тхв - температура теплой и холодной воды.
Вот с таких расчетов и начинается выбор нагревателя, который оптимально подойдет для вашей семьи. В магазине вы уже можете оценить дизайн техники, качество изготовления. Имеет значение и мощность нагрева, безопасность, степень защиты от коррозии. Определиться поможет просмотр видео:
На техническом языке бойлер обозначает накопительный тип водонагревателя. Бойлер состоит из бака и нагревательного элемента, который, собственно, поддерживает высокую температуру на заданном уровне. Когда в доме существуют проблемы с подачей горячей воды, это лучшее решение проблемы. Горячая вода нужна постоянно: для мытья грязной посуды, для пользования туалетной комнатой и ванной, для бытовых нужд. Зачастую люди плохо относятся к методу проточного нагревания воды и делают выбор в пользу бойлера. Так давайте же выясним, в чем главное отличие бойлера от проточного нагрева воды, какой вид и объем водонагревателя подходит именно вам.
Схема накопительного водонагревателя.
Газ или электроника: расчет затрат
Источники энергии для накопительного бойлера делятся на два типа: нагревание с помощью газа или же электроприборов. Перечислим все достоинства и недостатки водонагревателей накопительного типа.
Электрические водонагреватели имеют мощность от 1 до 6 кВт, они работают от обычной электросети, дополнительный расчет и силовая линия питания не нужны.
Сравнивая с электрическим, мощность газового накопительного водонагревателя начинается с отметки 4 кВт, он имеет внушительные размеры (до 150 л), гораздо быстрее нагревает воду.
Без сложных подсчетов можно отметить, что нагрев 100-150 л воды с помощью газового водонагревателя накопительного типа произойдет в два раза быстрее, нежели при использовании электропитания.
Схема подключения электрического водонагревателя.
Для правильной и безопасной установки водонагревающего элемента вам потребуется дополнительно соорудить дымоход. Стоимость модели бойлера зависит от камеры сгорания, внутренней или внешней. При монтаже водонагревателя с внутренней камерой вам потребуется минимум сил и времени, но сам бойлер обойдется очень дорого (в 2 раза дороже, нежели бойлер с внешней камерой сгорания).
Статья по теме: Инструкция по разбору сливного бачка унитаза
На нынешний день газ является более экономичным средством, нежели электричество (последний расчет 2019 года). Пожалуй, это самая веская причина, по которой газовый водонагреватель с накопительной системой занимает первое место по популярности. Но когда дело доходит до покупки самого бойлера, все идет в противоположном направлении. Покупка и установка не проточного водонагревателя стоит слишком дорого, и большинство людей переходит на сторону электрических водонагревателей.
Подбор и расчет объема водонагревателя
Расчет объема бака производят так, чтобы всем членам семьи единовременно хватало воды на все их нужды. Такой бак не из дешевых, и оплата за электроэнергию увеличится в разы, а для нас это нежелательно. Нужно учитывать реальное количество места, которое не жалко навсегда отдать под водонагревающий элемент. И чем меньше квартира, тем меньше бак вы установите, сколь не рассуждай на эту тему.
Схема установки накопительного водонагревателя.
Если вы решили установить бойлер на даче, которую посещаете исключительно летом, то вполне сгодится 10-литровый водонагреватель. Такого количества воды хватит, чтобы помыть посуду, протереть полы и пыль, а также для утренних водных процедур. Если же пользование бойлером на этом не ограничивается, то объем следует увеличить. Чтобы вы могли пользоваться ванной или душевой кабиной, вам единовременно необходимо нагревать около 80 литров воды. Семье, состоящей из 3-4 человек, подойдет бойлер, объем которого равен 120- 200 литрам. Главное, ориентируйтесь на свои потребности и помните: объем бойлера, который равен более 200 л, не оправдает себя в семье из 2 х человек.
Рассмотрим бак изнутри: внутреннее покрытие
Подбор бака с хорошим антикоррозийным покрытием — дело не из легких. Оно может быть титановым, нержавеющим или стеклофарфоровым. Срок службы бойлера напрямую зависит от состояния внутренней поверхности бака (конечно, и стоимость водонагревательного элемента зависит от внутреннего покрытия). Самым популярным является покрытие из эмали и стеклофарфора, оно совсем не подвергается коррозии и имеет достаточно невысокую стоимость. Единственный недостаток — чувствительность к резкому перепаду температурного режима. В результате такого изменения вполне возможно появление микротрещинок на поверхности. Чтобы избежать таких неприятностей, нагревайте воду в бойлере максимум до 50-60 градусов, а раз в несколько дней ставьте бойлер на самую высокую температуру, чтобы убить микробов в воде.
Статья по теме: Правила и последовательность проведения ремонта кухни 9 кв. м
Схема монтажа водонагревателя.
Самыми надежными неизменно остаются бойлеры с титановым напылением внутри. Гарантийный срок на такие изделия составляет 7-10 лет, тогда как на стеклофарфоровый аппарат — не более 2 х лет. Стоимость таких водонагревателей выше по причине того, что титановое напыление используется в качестве защиты только фирмами с мировой известностью, выпускающими бытовую технику.
В качестве защиты от коррозии выступает магниевый анод, находящийся внутри бойлера. Раз в год, или чаще, требуется заменять данный защитный элемент. Его подбор осуществляйте в специализированных магазинах, придерживайтесь одной и той же марки изделий. В нержавеющих бойлерах также можно дополнительно установить анод, но замена его производится очень редко.
Распространенные мифы о том, что водонагреватели портят вкус воды и что у вас появится дискомфорт при чистке зубов, уже давно опровергнуты. 98% из 100 опрошенных не чувствуют никаких привкусов и примесей в такой воде.
Расчет мощности водонагревателя
Схема устройства накопительного водонагревателя.
Быстрота нагрева воды, конечно, напрямую зависит от мощности аппарата. Однозначно, газовые бойлеры справляются с такой задачей в 2 раза быстрее, нежели электрические аналоги.
Электронагревательные элементы, так называемые ТЭНы, часто устанавливаются в количестве 2 штук, но их мощность немного меньше, например, вместо 2 кВт ТЭНа устанавливаются два таких же, но с мощностью 0,7 кВт и 1,3 кВт.
У водонагревателя с двумя ТЭНами есть небольшое преимущество:
- если вам нужно небольшое количество воды, можно включить только один ТЭН;
- если один ТЭН выйдет из строя, второй его успешно заменит.
Дополнительные устройства, на которые следует обратить внимание при покупке:
- термостат, осуществляющий контроль температуры нагревающейся воды;
- бак, который должен хорошо удерживать тепло;
- хороший теплоизоляционный слой;
- чем толще стенки, тем лучше (подбор по принципу термоса).
|
Способ потребления |
Средний расход горячей воды за одно использование, л |
Раз в течении 1 часа |
Расход горячей воды в течении 1 часа, л |
||
|
Ванна сидячая длиной 1200 мм с душем |
|||||
|
Ванна длиной 1500 - 1550 мм с душем |
|||||
|
Ванна длиной 1650 - 1700 мм с душем |
|||||
|
Ванна без душа |
|||||
|
Раковина |
|||||
|
Мойка кухонная |
|||||
|
Общеквартирные нужды |
|||||
|
Пиковое потребление горячей воды |
|||||
Пример
Семья из четырех человек – двое взрослых, двое детей. В квартире установлена 1 ванна 1500 мм, одна раковина и одна кухонная мойка. В течении дня выявлен следующий характер горячего водопотребления:
8:00 Дети перед школой и 1 взрослый умываются (6 Х 3 = 18 л);
9:30 Один взрослый принимает душ (54 Х 1 = 148 л);
18:00 Производится мытье рук и используется кухонная мойка для посуды, (6 Х 5 = 30 л);
19:00 Второй взрослый принимает ванну (148 Х 1 = 178 л);
21:00 Дети принимают ванну один за другим (ванна для каждого наполняется наполовину 148Х0,5Х2=148 л).
Промежуточное мытье рук, использование воды на общеквартирные нужды и т.д. малозначимы и спонтанны, поэтому их не учитываем. В день, когда дети принимают ванну, взрослый принимает душ.
Из описанной выше характера потребления ясно, что наибольшее потребление горячей воды в семье происходит с 19:00 до 20:00 или с 21:00 до 22:00.
В итоге получаем пиковый расход: 148 л .
First Hour Delivery
После того, как вы определили пиковый расход, можно использовать эти данные для выбора объема водонагревателя. Однако не торопитесь выбирать водонагреватель объемом, равным пиковому расходу горячей воды.
Для правильного выбора объема водонагревателя за границей придумали термин First Hour Delivery, который описывает эксплуатационные характеристики водонагревателя. Вот по нему-то и нужно выбирать объем водонагревателя.
К сожалению, аналогичного понятия я в русской литературе не встречал. По определению, First Hour Delivery - это расчетное количество горячей воды, которое водонагреватель может выдать в течении первого часа водоразбора. При этом важно, что вы начинаете потреблять воду, когда она полностью нагрета в водонагревателе до выставленной температуры. И это не значит, что горячая вода из него будет течь весь час.
На некоторых импортных водонагревателях наклеен стикер «Energyguide», на котором указано значение First Hour Delivery:
Обычный бытовой накопительный водонагреватель долен выдать горячей воды в количестве не менее 70% от объема внутреннего бака и температурой не ниже 11 °С, чем выставлено на терморегуляторе. Если на терморегуляторе водонагревателя установлено 50 °С, то накопительный водонагреватель должен выдать горячей воды не менее 70% от объема и температурой от 39 до 50 °С.
Почему речь идет только о 70% от объема? Просто потому, что по мере потребления горячей воды, холодная поступает в водонагреватель, где смешивается с горячей. Очень похоже на то, как вы горячий напиток остужаете холодной водой.
Вот как это работает. Как только вы открываете где-нибудь кран горячей воды, холодная вода поступает в нижнюю часть водонагревателя. Давление поступающей холодной воды выдавливает горячую из водонагревателя. Как только достаточно холодной воды поступит во внутренний бак водонагревателя и смешается с холодной, горячая вода станет теплой, затем прохладной, и, в конце концов, холодной. Вот как вычислили правило 70%. Как только использовали 70% объема внутреннего бака водонагревателя, горячая вода быстро станет холодной (см изображение слева).
Однако, во время использования водонагревателя, термостат почувствует, что вода остывает, включит нагрев и начнет восстанавливать температуру воды. Это значит, что водонагреватель будет нагревать воду, даже если из водонагревателя течет горячая вода. Способность восстанавливать температуру воды – это стандартная характеристика водонагревателя Она учитывается формулой First Hour Delivery.
Чтобы прикинуть First Hour Delivery, используется следующая формула:
First Hour Delivery = (Объем водонагревателя, л) Х 0,7 + (восстанавливающая способность водонагревателя, л)
Восстанавливающую способность водонагревателя можно вычислить по формуле:
Восстанавливающая способность, л/ч = 0,87 Х (мощность водонагревателя, Вт) / Δt
Δt – это разница температур между выставленной на терморегуляторе водонагревателя и температурой поступившей холодной воды;
Температура поступившей холодной воды составляет зимой +5 °С, летом от +10 °С до +15 °С.
Выбор объема водонагревателя
Объем водонагревателя нужно выбирать так:
First Hour Delivery , л/ч = (Пиковый расход горячей воды, л/ч) ± 8 л/ч
Пример:
В примере выше пиковый расход горячей воды составил 148 л/ч. Для приведенной выше семьи рассмотрим несколько водонагревателей:
Водонагреватель Aeg EWH 150 Trend подходит впритык, а вот водонагревателя Термекс ER 150 V не хватит.
Совершая такую серьезную покупку, как накопительный водонагреватель, нужно быть уверенным на 100%, а то и на 200% в том, что именно эта модель, именно этот объем водонагревателя смогут обеспечить всю семью горячей водой.
Для того, чтобы провести точные расчеты объема водонагревателя, вам нужно понять, сколько же литров горячей воды вам понадобится в период самого интенсивного использования водонагревателя. Объем выбранного вами водонагревателя должен быть не меньше этого, так называемого, пикового значения.
Определение пикового расхода горячей воды
Обычно за основу расчета берут отрезок времени, в котором за час в вашем доме используется горячая вода. Как правило, этот час выпадает на утро или вечер, когда вам нужна вода и на кухне, и в ванной, и т.д.
Ниже приведена таблица, которая поможет вам понять свой пиковый расход горячей воды. Подставив свои значения, вы сможете определить объем накопительного водонагревателя. Таблица потребления горячей воды составлена с учетом того, что температура нагретой в большинстве водонагревателей горячей воды равняется 60°С. Также, такое значение температуры принимают большинство производителей как расчетное. В таблицу для примера вписаны значения потребления горячей воды для семьи из трех человек.
|
Различные точки водоразбора горячей воды в квартире (частном доме) |
Количество горячей воды за однократное использование, л |
Сколько раз в течение 1 часа |
Общий расход горячей воды в течение 1 часа, л/час |
||
|
Ванна длиной 120-130см шириной 65см |
|||||
|
Ванна длиной 140-150см шириной 70см |
|||||
|
Ванна длиной 170см шириной 70см |
|||||
|
Ванна длиной 185см шириной 85см |
|||||
|
Душ (для мужчины) |
|||||
|
Душ (для женщины) |
|||||
|
Раковина |
|||||
|
Мойка кухонная |
|||||
|
Общеквартирные нужды |
|||||
|
Пиковое потребление горячей воды |
|||||
Пример
В квартире проживают три человека - один маленький ребенок и двое взрослых. В квартире имеется одна ванна стандартная длиной 1,5м, одна раковина, одна мойка в кухне. Большую потребность в горячей воде семья ощущает утром, но особенно вечером. В 20.00 горячая вода нужна для мытья рук взрослым (2*5=10л.), приготовления еды, мытья посуды (6+9=15л.), купания ребенка в ванне (180*0,5=90л.), т.к. ребенок маленький и ему нужно только полванны. В этом распорядке дня не указано промежуточное мытье рук, а также другие нужды на бытовые расходы. Из примерного распорядка дня в квартире становится понятно, что пиковое использование горячей воды приходится на промежуток с 20:00 до 21:00.
Таким образом, пиковое потребление горячей воды составляет: 10л.+ 15 л .+ 90 л . = 115 л / час .
Итак, пиковый расход горячей воды определен. Однако не спешите покупать водонагреватель с таким же объемом бака. Для правильно расчета необходимого объема накопительного водонагревателя надо знать еще несколько дополнительных эксплуатационных параметров. За границей используется специальный термин First Hour Delivery, который показывает технические эксплуатационные характеристики водонагревателя. Именно First Hour Delivery (в дословном переводе - это звучит как «первый час доставки») поможет нам определиться с выбором необходимо-достаточного объема накопительного водонагревателя.
First Hour Delivery - это расчетное количество воды, которое накопительный водонагреватель может выдать в течении первого часа отбора из него горячей воды. При этом надо помнить, что потреблять воду вы начинаете только после окончания нагрева, когда вода достигает указанной отметки на термометре (допустим +60°С).
На зарубежных водонагревателях, обычно американских, можно увидеть такую наклейку:
В пересчете с американской величины измерения объема: 62 галлона составляет 235л. (1 галлон = 3.785л.). Т.е. данный водонагреватель сможет в течение одного часа отдать горячей воды расчетной температуры 235 литра, хотя объем бака водонагревателя составляет всего 210л. Если такой наклейки на вашем водонагревателе нет, то можно величину First Hour Delivery рассчитать эмпирически. Но прежде давайте разберемся, откуда берутся эти лишние литры горячей воды.
С одной стороны мы все понимаем, что накопительный водонагреватель должен отдать горячей воды с температурой не ниже расчетной не менее 80% от объема (для горизонтальных моделей) и не менее 90% от объема (для вертикальных). А это уже получается меньше первоначального объема нагретой воды на 10-20%. Такая уменьшенная величина отбора горячей воды связана с особенностью конструкции накопительного водонагревателя. Рассмотрим это подробно.
Как видно из этого рисунка нагревательный элемент (ТЭН) находится в нижней части бака. Туда же подводится холодная вода, которая с помощью специального рассекателя равномерно распределяется по дну. Нагреваясь, вода поднимается вверх и через отверстие отводной трубы, расположенное в самой верхней части бака, поступает вниз на слив горячей воды. Т.е. как только мы открываем на смесителе кран с горячей водой, холодная вода поступает в нижнюю часть водонагревателя и своим давлением выдавливает горячую из водонагревателя. Конструктивно невозможно отобрать весь объем нагретой до заданной температуры воды из накопительного водонагревателя. В лучших моделях, таких как EWH Comfort 30-150 EL от производителя AEG Haustechnik, коэффициент отбора горячей воды составляет 90%.
Также невозможно в обычном накопительном водонагревателе подогревать воду ТЭНом до расчетной температуры в режиме реального времени. (С такой задачей может справиться только проточно-накопительный водонагреватель, например Stiebel Eltron модель SHD 30-100 S ) . Но все-таки какое-то количество дополнительно нагретой воды мы сможем получить от обычного ТЭНа в процессе непрерывного отбора воды из водонагревателя. Давайте выясним, почему и сколько?
Во время использования водонагревателя, терморегулятор почувствует, что вода остывает внутри бака, включит нагрев ТЭНа и начнет восстанавливать температуру воды. А это значит, что водонагреватель начнет нагревать воду, даже если из водонагревателя еще течет горячая вода, т.е. не дожидаясь пока закончится весь объем нагретой воды. Способность восстанавливать температуру воды - это стандартная характеристика водонагревателя. Количество дополнительно нагретой воды можно рассчитать по формуле.
Количество дополнительно нагретой воды за 1 час (кг), m = P тэна * η / с*Δt,
P тэна - это мощность нагревательного элемента, (Вт);
η =0,97 - это к.п.д. трубчатого нагревательного элемента;
Δt - это разница температур между температурой горячей воды в водонагревателе и температурой поступающей холодной воды, (К);
c - это удельная теплоемкость воды = 1,163 (Вч/кг*К).
Температура поступившей холодной воды составляет зимой +5°С, летом от +12°С до +18°С. Расчет, как правило, ведется для температуры входящей в водонагреватель холодной воды равной +10 °С.
Хочется особо подчеркнуть, что количество дополнительно нагретой воды зависит от мощности ТЭНа водонагревателя, чем она больше, тем больше это количество.
First Hour Delivery = (V бака водонагревателя, л) * 0,9 + (Кол-во доп. нагретой воды за 1 час, кг)
Для примера рассчитаем First Hour Delivery для водонагревателя , объемом 100 литров, мощностью ТЭНа=2кВт при напряжении 220В и Δt=50 К;
First Hour Delivery = 100*0,9 + 2000*0,97/1,163*50 = 123 литра
С учетом погрешностей в расчете, а также необходимого небольшого запаса данный водонагревателяStiebel Eltron модель SH 100 S , имеющий First Hour Delivery =123 литра. полностью подходит семье из трех человек, т.к. пиковое потребление горячей водыу этой семьи составляет 115 л/час.
Выбор необходимо-достаточного объема водонагревателя
Итак, мы получили все дополнительные данные для определения необходимо-достаточного объема водонагревателя. Для нашей семьи из трех человек, при пиковом потреблении горячей воды с 20.00 до 21.00 равной 115 литров нужно купить водонагреватель объемом 100 литров с мощностью ТЭНа = 2кВт, также данной семье подойдет и водонагреватель объемом 80 литров с мощностью ТЭНа = 3кВт и почти подходит водонагреватель объемом 50 литров с мощностью ТЭНа = 4кВт. (См. нижеприведенную таблицу.)
Пример правильного подбора моделей водонагревателей по известным параметрам объема бака и мощности ТЭНа
В примере, приведенном выше, пиковый расход горячей воды составил 115 л/ч. Для данного конкретного случая подходят следующие водонагреватели.
