Инженерные калькуляторы отопление · водоснабжение

Бойлер косвенного нагрева

Методика: объём бака — из баланса смешения при пиковом разборе, мощность змеевика — из теплового баланса восстановления запаса. Расчётные расходы приборов — СП 30.13330.2020, приложение А, таблица А.1.

Пиковый разбор

Опишите худший реальный сценарий: что и сколько работает подряд, пока бак не успевает нагреться. Расход указывается для смешанной воды на смесителе, при температуре разбора.

Температуры и бак

Требуемый объём бака
л
Ближайший стандартный типоразмер: л
Объём разбора при °C л
Столько же горячей воды из бака л
Теплота на нагрев бака от холодной воды кВт·ч
Мощность змеевика для восстановления кВт
Суммарная длительность разбора мин

Расходы приборов по СП 30.13330.2020

Таблица А.1: секундный расход прибора. Значения приведены в литрах в минуту — так удобнее для сценария разбора.

О расчёте

Как считается

Объём разбора — сумма по приборам сценария: расход, умноженный на длительность.

Пересчёт на объём бака. Из бака идёт вода температурой tбака, на смесителе она разбавляется холодной до tразбора. Из баланса энергии смешения:

V_горячей = V_разбора · (t_разбора − t_холодной) / (t_бака − t_холодной) V_бака = V_горячей / k_использования

Коэффициент использования учитывает, что бак нельзя опорожнить полностью: по мере разбора внизу нарастает слой холодной воды, и к концу температура на выходе падает. При хорошем температурном расслоении из бака удаётся забрать 85–90 % объёма.

Мощность змеевика — из теплоты, нужной для нагрева всего объёма бака от температуры холодной воды до рабочей, за заданное время:

P = V_бака · ρ · c · (t_бака − t_холодной) / (3600 · τ) τ — время восстановления, ч c — теплоёмкость воды, кДж/(кг·°C)

Эта мощность — требование к бойлеру и к котлу одновременно: змеевик не передаст больше, чем позволяют его площадь и температура теплоносителя, а котёл должен эту мощность выдать. См. расчёт мощности котла.

Допущения
  • Считается разбор из полностью прогретого бака. Подогрев во время самого разбора не учитывается — это запас в сторону большего объёма, и для короткого пикового разбора он невелик.
  • Расслоение по температуре считается хорошим. У бака с интенсивным перемешиванием (мощный змеевик по всей высоте, рециркуляция ГВС) фактический коэффициент использования ниже.
  • Теплопотери бака через изоляцию не учитываются. Для современного бака это единицы процентов в сутки, но на восстановление запаса они не влияют.
  • Мощность змеевика считается по среднему нагреву всего объёма. Фактическая мощность теплообмена меняется по мере нагрева: в конце цикла разница температур меньше и нагрев замедляется.
  • Рециркуляция ГВС не рассматривается: она добавляет постоянную нагрузку и требует отдельного расчёта по СП 30.
Где может ошибаться
  • Мощность змеевика по паспорту зависит от температуры теплоносителя. Её указывают при подаче 80 °C. При подаче 60 °C — типичной для конденсационного котла или теплового насоса — та же спираль передаёт примерно вдвое меньше. Бак, подобранный по паспортной цифре, в реальности будет восстанавливаться вдвое дольше.
  • Температура холодной воды зимой. Летом из сети идёт 12–15 °C, зимой 5 °C. Тот же бак зимой отдаёт заметно меньше литров комфортной воды: при 40 °C на смесителе и 60 °C в баке разница между летом и зимой составляет около 15 % по объёму разбора.
  • Хранение при 60 °C — это не прихоть. При 45–50 °C бак становится удобной средой для легионеллы. Снижать температуру ради экономии стоит только вместе с периодическим прогревом до 60–70 °C.
  • Наполнение ванны — отдельная история. Ванна 170 л при 40 °C требует около 100 л воды из бака при 60 °C. Если в сценарии есть ванна, бак меньше 150 л почти наверняка окажется мал.
  • Жёсткая вода. Накипь на змеевике снижает теплопередачу, и восстановление занимает больше времени с каждым годом. При жёсткой воде температуру в баке выше 60 °C держать не стоит: накипь образуется существенно быстрее.