Россия и СНГ
+7 (831) 2-888-555
Москва и МО
+7 (495) 983-31-35

Вход через соц. сеть

Ферритная сталь, гребенчатая медь

Ферритная сталь, гребенчатая медь

И снова в центре внимания водонагреватели косвенного нагрева. На этот раз модели премиум-сегмента – приборы, произведенные на финском заводе Kaukora концерна NIBE. Спроси любого из сотрудников торгового дома «ЭВАН», чем хороши эти водонагреватели, каждый ответит: бак из ферритной стали, змеевик из гребенчатой меди, пенополиуретановая изоляция. Давайте разбираться, что же сулят покупателю эти магические фразы.

В чем греть

Основная, наиважнейшая часть водонагревателя – емкость, в которой происходит нагрев воды. Собственно, в основном именно срок службы бака определяет и срок жизни водонагревателя. На полях Интернета ведутся жаркие дискуссии: что лучше – эмаль или нержавейка? Действительно, сейчас очень многие производители выпускают эмалированные баки с очень высоким качеством покрытия. Например, такую эмаль имеют водонагреватели NIBE Mega, Spiro, Quattro. Дополнительной защитой от коррозии в эмалированных баках служит магниевый анод.

Но, как ни крути, нержавеющая сталь более устойчива к воздействиям, в том числе агрессивным. К тому же лишена такого возможного недостатка эмали, как растрескивание, которое может возникать после большого числа циклов нагрева. Баки водонагревателей VLM изготовлены из ферритной нержавеющей стали марки EN1.4521. Ферритные нержавеющие стали обладают высокой сопротивляемостью агрессивным внешним средам, включая кислотные растворы. Применяются для изготовления изделий, работающих в окислительных средах (например, в растворах азотной кислоты), для бытовых приборов, в пищевой, легкой промышленности и для теплообменного оборудования в энергомашиностроении. Современная ферритная сталь европейского стандарта качества EN1.4521 обладает повышенным содержанием хрома (18% и более), молибдена (2%) и имеет двойную стабилизацию титаном и ниобием. Данная сталь имеет превосходные характеристики по кислотостойкости при повышенной температуре. За счет добавок ниобия и титана улучшается качество сварки, а именно сварные швы противники нержавейки считают самым слабым местом.

Чем греть

Если в классическом накопительном водонагревателе нагрев осуществляется ТЭНом – всем понятным и знакомым со времен кипятильника элементом, то в косвенном водонагревателе эту функцию выполняет змеевик. Змеевик – это теплообменник, представляющий собой трубу, закрученную по спирали и состоящую часе всего из нескольких витков. По змеевику, находящемуся внутри бака, циркулирует нагретый теплоноситель, передавая тепло окружающей его бытовой воде.

Если с характеристиками ТЭНа все более-менее понятно (есть номинальная мощность, по которой можно рассчитать время нагрева воды в баке), то правильно выбрать змеевик не так-то просто.

Мощность змеевика косвенного водонагревателя зависит от ряда факторов. В первую очередь это его площадь – как внешняя, соприкасающаяся с бытовой водой, так и внутренняя, соприкасающаяся с теплоносителем. Во0вторых, теплопроводность материала. Оба эти параметра прямо пропорциональны мощности, то есть чем больше площадь и теплопроводность, тем выше мощность. Именно поэтому змеевик зачастую занимает существенную часть бака, таким образом обеспечивается площадь поверхности, необходимая для обеспечения требуемой мощности. Очевидно, что такой подход не всегда оптимален – при увеличении размера змеевика сокращается полезный объем бака, то есть объемнагреваемой воды. Поэтому конструкторы завода Kaukora пошли другим путем.

Для змеевиков водонагревателей VLM KS используется гребенчатая медь. «Гребенка» обеспечивает почти четырехкратное увеличение площали наружной поверхности змеевика по сравнению с гладким змеевиком такой же длины, что напрямую влияет на его мощность. В результате змеевик из гребенчатой меди имеет гораздо большую мощность, чем змеевик такой же длины из гладкой меди. Еще один немаловажный момент – сам материал, медь, имеет очень высокую теплопроводность – 384 Вт / м.К. Для сравнения: коэффициент теплопроводности стали всего 47 Вт / м.К. Кроме того, медь имеет целый список дополнительных плюсов, таких как стойкость, долговечность, бактерицидность, экологичность.

Если площадь и теплопроводность для каждого конкретного змеевика – это константы, то есть ряд параметров, которые постоянно меняются, а вместе с ними меняется и мощность. В первую очердь это касается температур. В начале нагрева, когда вода в баке холодная, разница между температурой входящего теплоностителя и температурой воды в баке большая, змеевик демонстрирует наибольшую мощность, т.е. в этот момент идет самая активная теплопередача. По мере нагрева воды в баке дельта температур уменьшается – снижается мощность. Соответственно происходит рост температуры обработки. Оно и понятно – в начале теплоноситель отдавал много энергии и остывал, потом его способность теплопередачи снизилась, он возвращается более теплым.

Нагляднее всего вышесказанное продемонстрирует график испытаний водонагревателя VLM 200 KS, представленный на рис. 1. Температура входящего теплоносителя постоянна – 80°C. Нагрев воды в баке также происходит до 80°C.


ЧТО ЕСТЬ ЧТО В ФЕРРИТНОЙ СТАЛИ EN 1.4521


Хром
Отвечает за формирование поверхностной пленки из окиси хрома, обеспечивающей сталь коррозионной стойкостью. Он также влияет на увеличение устойчивости к накаливанию при повышенных температурах.

Молибден
Карбидообразующий элемент защищает от хрупкости и увеличивает коррозионную стойкость, прочность при повышенных температурах и сопротивление ползучести. Он препятствует формированию язв в хлористой среде.

Ниобий и титан
Улучшают качество сварки, снижают чувствительность к межкристаллитной коррозии.

МЕДНЫЕ ПРЕЛЕСТИ


Стойкость
Медь обладает чрезвычайно высокой стойкостью к различным коррозиям, выдерживает воздействие углеводородов, жиров, масел и растворителей.

Долговечность
Медь используется в трубопроводах более 100 лет. Качество медных труб не ухудшается при старении.

Тепло- и хладоустойчивость
Свойства меди сохраняются без изменений в диапазоне температур -200°C…+250°C.

Пожаробезопасность
Медь пожаробезопасна и не выделяет в случае пожара ядовитые газы.

Газонепроницаемость
Кислород не проникает через медь, что препятствует коррозии стальных частей системы.

Бактерицидность и бактериостатичность
Медь препятствует росту бактерий в системах ГВС.

Утилизируемость
80% всей добываемой меди благодаря утилизации может использоваться заново. Цена утилизированной меди равна примерно половине цены новой, при этом свойства утилизированной меди соответствуют свойствам новой.

В 2016 году по заказу АО «ЭВАН» проведены сравнительные тестовые испытания шести моделей водонагревателей косвенного нагрева различных производителей. Испытания проводились с целью получения объективных данных о параметрах работы оборудования.

Персонал: лицензированный тест-эксперт VTT Timo Nordblum
Нормы: стандарт EN 12897:2006 (ГВС для косвенных закрытых накопительных водонагревателей)
Сбор данных и управление электромагнитным клапаном: Datataker-85, s: no 095033
Измерение температуры: K-Type thermocouples, ±1°C
Измерение потока воды (бытовая): Krohne Optiflux 1000 flow sensor DN15, Krohne IFC 050 signal converter, ±0,4%
Поток зарядки: ZENNER DE-13-MI001-PTB001

Рис.1. VLM 220 KS, испытание водонагревателя. Нагрев бытовой воды до 80°C с использованием теплоносителя температурой 80°C со скоростью потока 0,22 л/с

Внимательный читатель наверняка заметил, что данные замеры приведены при еще одной фиксированной величине: неизменен поток теплоносителя – 0,22 л/с. Это еще один параметр, от которого существенно зависит мощность змеевика. Чем выше скорость потока, тем больше тепла может передать теплоноситель в единицу времени. Это видно при сравнении двух графиков: первый со скоростью потока 0,22 л/с (рис. 1), второй – 0,5 л/с (рис. 2). Максимальная мощность, которую демонстрирует змеевик в первом случае, составляет порядка 40 кВт, во втором случае мощность 67 кВт. Соответственно, во втором случае вода в баке нагревается быстрее – это тоже видно из графиков.

Рис.2. VLM 220 KS, испытание водонагревателя. Нагрев бытовой воды до 80°C с использованием теплоносителя температурой 80°C со скоростью потока 0,5 л/с

Однако скорость потока должна иметь разумные пределы. Для каждого материала есть свое предельно допустимое значение, после которого дальнейшее увеличение скорости бессмысленно – материал не успевает передавать тепло. Для меди этот порог выше, чем для стали, так как выше ее теплопроводность. Кроме того, скорость потока ограничивается нормативно. Так, согласно СНиП 41-01-2003 «ОТОПЛЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ» допустимая постоянная скорость движения воды в трубах не должна превышать 1,5 метра в секунду, или в пересчете на литры для змеевика VLM KS внутренним диаметром 20 мм – 0,471 л/с.

СРАВНИВАЯ ПОКАЗАТЕЛИ МОЩНОСТИ БОЙЛЕРОВ РАЗЛИЧНЫХ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ, ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ, ПРИ КАКИХ ПАРАМЕТРАХ ОНИ ИЗМЕРЕНЫ. МОЩНОСТЬ КОСВЕННИКА МЕНЯЕТСЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ, ТЕМПЕРАТУРЫ ВОДЫ В БАКЕ И СКОРОСТИ ПОТОКА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ. СКОРОСТЬ ПОТОКА НЕ ДОЛЖНА ПРЕВЫШАТЬ 1,5 М/С. А ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ, КРОМЕ ТОГО, ЗАВИСИТ ЕЩЕ ОТ СКОРОСТИ РАСХОДА ВОДЫ ИЗ БАКА.

Исключение из правил – это иногда новое правило. В семействе водонагревателей VLM есть модель, где змеевик изготовлен не из гребенчатой меди, а из гребенчатой нержавеющей стали – это VLM KS STAR. Как же так? Противоречие? Исключение? Нет, осознанная необходимость. Данная модель водонагревателя предназначена для работы с тепловым насосом, то есть с низкотемпературным источником тепла. Максимальная температура теплоносителя в системе отопления с тепловым насосом не превышает 65°C, то есть дельта температур теплоносителя и температуры воды в баке небольшая. Чтобы теплообмен был эффективным, необходим больший канал потока, а это обеспечить может как раз такой материал, как сталь. У стального змеевика стенки тоньше, чем у медного, соответственно больше сечение и больше объем потока, при этом и гребенка змеевика существенно длиннее. А вот змеевик для подключения к солнечным панелям (возможное допоснащение VLM KS Star) – опять же медный.

Накопительный или проточный?

Еще одна особенность бойлера косвенного нагрева заключается в том, что он сочетает в себе свойства и накопительного, и проточного водонагревателя. С одной стороны, это, конечно, накопитель, у которого вместо ТЭНа змеевик. Так же как электрический накопительный водонагреватель, косвенник имеет большую емкость для воды, и именно ее объем является основным критерием подбора: чем больше потребность в ГВС, тем больший объем бойлера нужен.

Одним из важнейших показателей, определяющих возможности водонагрева косвенника, является выработка – это количество сорокаградусной воды, которое прибор может произвести без подзарядки. В рамках испытаний выработка горячей воды измерялась следующим образом: горячая вода температурой 40°C и потоком 12 л/мин сливается из бака так долго, пока соблюдаются температурные параметры. Замеры производились при температуре воды в баке 65 и 80°C.

Если в баке нет своего смесителя, то выработка считается по ниже представленной формуле (V40) с соблюдением норм EU распоряжение С207.


Tset = Температура в верхней части бака (°C) по окончании нагрева. Измерена внутри бака или с наружной поверхности.
Ос = Средняя температура (°C) поступающей воды (холодная вода) во время выработки.
О’р = Средняя температура (°C) воды, превышающей значение в 40°C во время выработки.
Ор = Нормализированный параметр средней температуры воды (°C), превышающей значение в 40°C во время выработки.
V40exp = Объем выработанной воды в литрах свыше 40°C.
V40 = объем смешанной воды в литрах свыше 40°C.

По результатам тестирования выработка сорокоградусной воды VLM 220 KS составляет 335 литров (при температуре в баке 65°C) и 433 литра (при температуре в баке 80°C).

Так как, в отличие от ТЭНа, мощность змеевика обычно гораздо выше, при определенных условиях он может работать в режиме проточного водонагревателя.

У водонагревателей VLM 220 KS это отличные условия! И проиллюстрирует это график на рис. 3.

Рис. 3. VLM 220 KS, испытание водонагревателя. Производство горячей бытовой воды (>40°C), зарядка теплоносителя температурой 80°C начинается, когда температура бытовой воды на уровне нижнего датчика упадет ниже 70°C

После полной зарядки бака (нагрев воды до температуры 80°C) начинается расход горячей воды со скоростью 12 литров в минуту. Одновременно с расходом горячей воды запускается поступление холодной, температура воды в баке снижается. При падении до 70°C включается подзарядка. На уровне 43°C температура в баке стабилизируется. Более того, температура в баке продолжает держаться на этом уровне и при увеличении расхода до 16 литров в минуту. А что такое 16 л/мин воды с температурой 43°C? Это два одновременно работающих душа. То есть водонагреватель VLM 220 KS может обеспечить в режиме проточного водонагрева две одновременно работающие точки водоразбора с потреблением в каждой, равным стандартному приему душа. А режим проточного нагрева означает, что при данном уровне расхода момент, когда горячая вода закончится, не наступит никогда.

ТРИ ИЗ ШЕСТИ ИСПЫТАННЫХ ВОДОНАГРЕВАТЕЛЕЙ ОКАЗАЛИСЬ НЕСПОСОБНЫМИ РАБОТАТЬ В ПРОТОЧНОМ РЕЖИМЕ.

Как сохранить

Сохранение тепла – крайне важная способность для бойлеров. Если водоразбор происходит не постоянно (а чаще всего так и бывает), если экономный хозяин греет воду по ночному тарифу, а использует ее днем, а также во многих других случаях необходимо сохранить нагретую воду на протяжении максимально возможного времени.

В водонагревателях, произведенных на заводе Kaukora, в качестве теплоизоляции используется пенополиуретан с закрытыми ячейками. Как известно, воздух – хороший изолятор. В качественной изоляции воздух (газ) не циркулирует и не меняется. В полиуретане изоляция состоит из закрытых газонепроницаемых пузырьков, в котроых спецгаз сохраняется в замкнутом пространстве.

На рис. 4 приведены характеристики различных теплоизоляционных материалов – наилучшей (наименьшей) теплопроводностью обладает полиуретан с закрытыми ячейками.

Рис. 4. Теплопроводность теплоизоляционных материалов

Рис. 5. VLM 220 KS, испытание водонагревателя. Измерение тепловых потерь в режиме ожидания (диапазон температур горячей бытовой воды 55-65°C). Результат – 67 Вт

Как теплоизоляция влияет на эксплуатацию водонагревателя, показывает график на рис. 5. Здесь видно, что при отсутствии зарядки и расхода воды из бака вода остынет всего на 10°C (с 65 до 55°C) за 43 часа, что в пересчете на потери энергии составит 67 Вт/ч.

Важные мелочи

Модели водонагревателей VLM KS с индексом EM оснащены полной клапанной группой и ТЭНом, аналогичное допоснащение имеют модели VLM KS STAR, а в базовые VLM KS это допоснащение может быть установлено на заказ.

Клапанная группа включает в себя обратный (запорный) клапан, предохранительный клапан на 10 бар и термосмесительный клапан. Обратный клапан предотвращает возможность обратного тока воды, предохранительный – защищает от избыточного давления, термосмесительный – обеспечивает подмес холодной воды для получения на выходе воды желаемой температуры. Кроме того, при помощи клапанной группы можно организовать контур рециркуляции ГВС.

ТЭНы, которыми оснащаются водонагреватели VLM, изготовлены из специальной нержавеющей хромникелевой стали с содержанием молибдена, меди и титана (Incoloy alloy 825). Этот сплав имеет высокий уровень сопротивления всем видам коррозии, отличную механическую прочность в широком температурном диапазоне. Для установки ТЭНа используется стандартизированное фланцевое крепление. Мощностный ряд ТЭНов – 2; 3; 4,5; 6 и 7,5 кВт. При этом, на заказ возможна установка любого количества incoloy ТЭНов.

ЛЮКС плюс ВИП – это класс!

Электрокотел класса «Люкс» ЭВАН EXPERT, вышедший на рынок в 2016 году, имеет множество возможностей, одна из которых – управление бойлером косвенного нагрева. А VLM KS – косвенник класса VIP – как нельзя лучше подходит в качестве объекта управления.

В котле предусмотрена колодка подключения трехходового клапана для контура ГВС, а также колодка подключения термостата для косвенника. На термостате устанавливается требуемая температура воды в баке. Если температура опускается ниже установленной, термостат подает сигнал на колодку котла, котел замыкает колодку трехходового клапана и начинает работу по приоритету ГВС, то есть греет воду в бойлере до заданной температуры. При переходе в режим ГВС EXPERT автоматически включает максимальное число мощностей (если пользователем установлено ограничение мощности – максимальное разрешенное число ступеней) и устанавливает максимальную температуру теплоносителя (85°C). После нагрева воды котел автоматически возвращается в тот режим работы, в котором работал до переключения на контур ГВС.

Ферритная сталь, гребенчатая медь, а также еще ряд технических нюансов, которые мы постарались раскрыть в статье, - все это на язык потребителя переводится как эффективный, надежный и долговечный продук со средним сроком эксплуатации 15-20 лет и минимальными затратами на эксплуатацию и обслуживание.

Еще статьи по теме:

Водонагреватели косвенного нагрева