Бойлер или водогрейный котел — это оборудование, без которого практически не бывает систем горячего водоснабжения с автономным подогревом. Такие котлы не нужны только при централизованной подаче горячей воды. Различают множество типов бойлеров и водонагревателей: газовые, электрические, солнечные коллекторы, на основе теплонасоса, прямого и косвенного нагрева, проточные и накопительные, напорные и безнапорные и т.п. Для разных условий эксплуатации и при разном объеме потребления могут потребоваться бойлеры с накопителями различного размера и с различной мощностью (производительностью). Не редко функцию подогрева воды совмещают в одном приборе вместе с подогревом теплоносителя для системы отопления. Бытовые котлы, выполняющие сразу обе указанных функции , называются двухконтурными.
Параметры для оценки и сравнения водонагревателей
Важнейшим критерием для сравнения бойлеров различного типа является специальный показатель, называемый энергетический фактор (Energy Factor — EF). Это безразмерная величина, отражающая отношение энергии поступившей к нагревателю, и энергии которую он выдал в виде тепла (нагретой воды). Существует определенный порядок для измерения этого показателя, моделирующий такую нагрузку на бойлер, которая вполне характерна для бытового применения. Чем выше энергетический фактор бойлера, тем более эффективным и экономичным прибором он является. Для приборов разного типа энергетический фактор лежит в пределах от 0,5 до 2, но конкретные цифры, зависят от модели.
Энергетический фактор является своего рода интегральным показателем, в составе которого учитываются и такие параметры как эффективность теплоотдачи от источника тепла к нагреваемой воде (recovery efficiency), потери тепла при хранении теплой воды в накопителе (standby losses), а также тепловые потери при циркуляции теплой воды во внуттренней арматуре котла (cycling losses).
Более высокий энергетический фактор соответствует более эффективному оборудованию нагрева воды. Однако не стоит путать энергетический фактор с параметрами ценовой эффективности, когда мы сравниваем системы нагрева, использующие разные виды топлива (энергии). Энергетический фактор позволяет оценивать только эффективность утилизации исходного топлива (энергии) — эффективность преобразования топлива в нагрев воды — но никак не учитывает цену и качество самого топлива.
Другим важным потребительским свойством при выборе котла является его производительность. Для оценки производительности могут использоваться разные параметры. К примеру, достаточно распространенной является оценка на основе производительности в первый час (First Hour Delivery — FHR/FHD). Этот параметр отражает объем горячей воды, которую можно получить от котла (с полностю заполненным и уже нагретым до рабочей температуры накопителем) в первый час работы.То есть на основе этого параметра можно понять, справится ли выбранный котел с обслуживанием потребностей вашего конкретного дома — хватит ли вам горячей воды, чтобы помыть посуду, принять душ, заполнить ванную.
Существует и множество других параметров, которые отражают разные аспекты использования котлов. Например, показатель максимального расхода горячей воды (flow rate) позволяет оценить количество потребителей, которые могут без потери комфорта одновременно использовать горячую воду в доме.
Типы водонагревателей
Существует большое число способов нагрева воды, которые предполагают использование различных видов топлива (энергии). Современные водогрейные котлы могут в качестве основного топлива использовать практически все, что горит. Распространены котлы на газе (природный и сжиженный), жидком топливе (бензин, дизельное топливо), на угле, на деревянных пеллетах. Широко используются также электрические водонагреватели различных типов (ТЭНы, электродные, индукционные и т.п.), а также тепловые насосы (воздушные и водяные). В странах с жарким климатом применяются солнечные коллекторы, использующие для нагрева воды солнечное тепло.
Но не только сам нагрев воды, но и ее сохранение без потери тепла является предметом развития технологий. Разнообразные тепловые аккумуляторы создаются с применением новейших материалов и обеспечивают эффективное сохранение нагретой воды.
Распространенной практикой является частичное совмещение контуров и подсистем отопления с подсистемами нагрева воды. В частности, сам основной котел может служить только для нагрева теплоносителя в системе отопления, а для обеспечения горячего водоснабжения используется так называемый бойлер косвенного нагрева — это устройство обеспечивает нагрев чистой воды от теплоносителя. То есть газовый или иной котел греет техническую жидкость (теплоноситель), а уже от горячего теплоносителя через систему теплообменников производится нагрев чистой воды.
В определенных случаях использование накопителя для горячей воды может оказаться нерациональным. Для таких ситуаций существуют проточные водонагреватели (как правило это электрические или газовые приборы). Проточные водонагреватели более эффективны, так как не имеют потерь из утечек тепла при хранении, могут использоваться исключительно по требованию, но для них необходима высокая мощность линий электроснабжения (если речь идет об электрическом нагревателе). Чаще всего электрические проточные нагреватели используют в качестве вспомогательных систем в удаленных помещениях (садовый домик, гараж). А вот газовые системы находят широкое применение. Газовые котлы без накопителей компкатны и обладают выской эффективностью.
Соревнование различных видов топлива и повышение эффективности его утилизации не выявило однозначного победителя. В различных уловиях использования востребованными оказываются все разнообразные виды котлов. Но в погоне за дальнейшим повышением эффективности производители постепенно приходят к гибридным схемам. Это значит, что на рынке стали появляються котлы, в которых реализовано сразу несколько способов нагрева, и которые могут автоматически переключаться из одного режима в другой в зависимости от характера текущего потребления и других настроек. Чаще всего можно встретить комбинацию газа и электрических тепловых насосов, которые позволяют отбирать тепло из окружающего воздуха или выполнять роль рекуператоров.
Управление водонагревателями в системе умного дома
Современные котлы и водонагреватели остаются пока мало приспособленными для их непосредственной интеграции в системы умного дома. Они в большей степени рассчитаны на непосредственное взаимодействие с самим потребителем, чем с какой-то системой автоматизации, обладающей высокой автономностью. Это значит, что на практике системы водоснабжения требуют большого количества дополнительного оборудования (насосы, вентили и пр.), которое и управляется системами умного дома с тем, чтобы обеспечить потребителю разнообразные функции, которые не очевидны самим производителям котлов и водонагревателей (регулирование температуры подаваемой горячей воды в зависимости от внешних условий, ограничение и отслеживание объемов потребления по времени суток, автоматическое включение и отключение и т.п.).
В связи с тем, что сами производители котлов и водонагревателей отстают от спроса на смарт-устройства, на рынке появилось множество вспомогательных устройств-контроллеров, которые предназначены для управления таким оборудованием.