Накопительный или проточный водонагреватель: расчёт и выбор

Водонагреватель выбирают между двумя крайностями: бак, который греет воду заранее, и проточный прибор, который греет её на ходу. Первый занимает место и требует времени на нагрев, второй требует огромной мощности. Выбор определяется не вкусом, а двумя числами: сколько воды нужно в сутки и сколько мощности может дать ввод.

Ниже — расчёт по обоим вариантам, таблицы расхода, числовой пример и разбор ошибок.

Сколько горячей воды нужно

Расчёт начинается с суточной потребности. Нормативы дают ориентир, но реальный расход определяется привычками: душ вместо ванны сокращает потребление вдвое.

Значения относятся к смеси — воде той температуры, которая идёт из крана, обычно 38–40 °С. Для расчёта бака её нужно пересчитать в воду 60 °С, потому что именно такую температуру держат в накопителе.

При холодной воде 10 °С, баке 60 °С и душе 38 °С коэффициент равен (38 − 10) / (60 − 10) = 0,56. То есть из 200 л смеси получается 112 л воды 60 °С.

Накопительный бак: объём

Объём бака определяется двумя условиями: он должен покрыть пиковый разбор и не опустошаться при обычном суточном расходе.

По пиковому разбору. Душ расходует 8–12 л/мин смеси, одновременный душ и кухня — до 16 л/мин, ванна с душем — до 24 л/мин. Пик длится 10–20 минут.

По суточному расходу. Бак должен вмещать не меньше 60 % суточной потребности в горячей воде 60 °С — тогда за ночь и днём он успевает восстанавливаться.

Бак подбирают по стандартному ряду: 10, 15, 30, 50, 80, 100, 120, 150, 200 л. Ближайший больший типоразмер — правильный выбор, ближайший меньший даст холодный душ в неудачный момент.

Проточный прибор: мощность

Здесь всё определяется пиковым разбором, потому что греть воду нужно мгновенно:

Мощность растёт линейно с расходом:

Поэтому проточные приборы делятся на две неравные группы: маломощные 3–8 кВт для мойки и раковины, и мощные 18–27 кВт для душа, которые почти всегда требуют трёхфазной сети.

Калькулятор водонагревателя

Дальше сведём всё вместе. Калькулятор считает суточный расход горячей воды, нужный объём бака, мощность проточного прибора с током и автоматом, время нагрева полного бака и расходы за месяц для обоих вариантов.

Подготовьте данные: число жильцов, привычный уровень расхода, пиковый разбор, температуры холодной и горячей воды, мощность ТЭНа и цену электроэнергии.

Числовой пример

Семья из 4 человек, обычный уровень расхода, один душ в пике:

• расход 50 л смеси на человека в сутки;
• душа 10 л/мин смеси при 38 °С;
• холодная вода 10 °С, бак 60 °С;
• ТЭН 2 кВт, электроэнергия 6 ₽/кВт·ч.

Шаг 1. Суточный расход смеси:

V_см = 4 · 50 = 200 л/сут

Шаг 2. Коэффициент пересчёта в воду 60 °С:

k = (38 − 10) / (60 − 10) = 28 / 50 = 0,56

Шаг 3. Расход воды 60 °С:

V_гор = 200 · 0,56 = 112 л/сут

Шаг 4. Тепло на суточный нагрев:

Q = 112 · 1 · 4187 · (60 − 10) / 3 600 000 = 23 447 200 / 3 600 000 = 6,51 кВт·ч/сут

Шаг 5. Объём бака по суточному расходу:

V = 0,6 · 112 = 67 л

Шаг 6. Объём по пиковому разбору. Душ 10 л/мин даёт 5,6 л/мин воды 60 °С. За 10 минут пика нужно 56 л, но ТЭН 2 кВт за это время успевает нагреть около 5 л:

V = 56 − 5 = 51 л

Шаг 7. Итог — большее из двух: 67 л, по стандартному ряду это бак 80 л.

Такой бак вмещает 80 л воды 60 °С, что при смешивании даёт 80 / 0,56 = 143 л смеси — это два-три душа подряд.

Шаг 8. Время нагрева полного бака:

Q_полн = 80 · 4187 · 50 / 3 600 000 = 4,65 кВт·ч

τ = 4,65 / 2 = 2,3 ч

Шаг 9. Проточный прибор для того же душа:

P = 5,6 · 4187 · 50 / 60 000 = 19,5 кВт

При однофазном подключении это 85 А — за пределом бытовых автоматов. При трёхфазном 400 В ток равен 19 500 / (1,73 · 400) = 28 А, нужен автомат 40 А и кабель сечением от 6 мм².

Шаг 10. Расходы за месяц. Тепло на нагрев одинаково у обоих вариантов — 6,51 кВт·ч в сутки, или 195 кВт·ч в месяц. Накопительный добавляет потери на остывание бака: 80 · 0,0018 = 0,14 кВт·ч в сутки, то есть ещё 4,3 кВт·ч в месяц.

Накопительный: 200 кВт·ч, или 1 197 ₽/мес Проточный: 195 кВт·ч, или 1 171 ₽/мес

Что выбрать в разных ситуациях

Сравнение по факторам, которые действительно различаются:

Накопительный бак выбирают, когда:

• ввод ограничен 10–15 кВт и трёхфазки нет;
• нужна горячая вода в нескольких точках одновременно;
• есть место под бак и он стоит в отапливаемом помещении;
• важна простота подключения.

Проточный прибор выбирают, когда:

• есть трёхфазный ввод или выделенная мощность от 20 кВт;
• места под бак нет;
• горячая вода нужна редко и малыми порциями (дача, гараж, летняя кухня);
• бак будет остывать между редкими использованиями, то есть греть воздух впустую.

Комбинированные схемы

Крайности не обязательны: есть схемы, которые берут лучшее от обоих вариантов.

Бак плюс проточный догреватель. Бак работает в базовом режиме, а при пиковом разборе вода проходит через проточный прибор и догревается. Требуемая мощность догревателя ниже, потому что вода входит уже тёплой.

Бак с двумя ТЭНами. Один ТЭН маломощный работает постоянно и держит температуру, второй включается для быстрого восстановления после разбора. Суммарная мощность остаётся в пределах 3–4 кВт.

Бойлер косвенного нагрева. Вода греется от котла отопления, а не электричеством. Это самый дешёвый в эксплуатации вариант при газе, но он требует работающего котла и летом греет воду от того же газа. Разбор — в статье про бойлер косвенного нагрева.

Комбинировать схему стоит, когда пиковый разбор превышает возможности бака, а мощность ввода не позволяет поставить мощный проточный прибор.

Частые ошибки

Выбор бака по числу людей без учёта пикового разбора. Семья из четырёх человек может расходовать 200 л в сутки, но если все моются подряд утром, баку нужно покрыть 40 л горячей воды за 20 минут. Расчёт только по суточному объёму даст бак, который не справится с утренним пиком.

Проточный прибор на 5–8 кВт для душа. Формально он работает, но выдаёт 3–4 л/мин тёплой воды вместо 10 — мыться под таким потоком невозможно. Маломощные приборы годятся только для мойки и раковины, где расход 4–6 л/мин.

Подключение мощного прибора без пересчёта ввода. Прибор на 19,5 кВт в однофазной сети даёт 85 А. Автомат на 63 А будет выбивать при каждом включении, а кабель 4 мм² нагреется. Нужен расчёт вводного кабеля и согласование с управляющей компанией.

Бак в неотапливаемом помещении. Бак на даче, оставленный на зиму в холодной пристройке, замерзает и разрывается. Либо сливать воду на зиму, либо ставить бак в отапливаемом помещении.

Завышенная температура бака. Установка термостата на 75–80 °С ускоряет накипеобразование и увеличивает потери на остывание. Для бытовых нужд достаточно 55–60 °С, а для защиты от бактерий периодически поднимать до 65–70 °С по расписанию, если такой режим поддерживает автоматика.

Игнорирование жёсткости воды. Накипь на ТЭНе растёт тем быстрее, чем горячее вода. Слой 1 мм увеличивает расход электроэнергии на 5–8 %, слой 5 мм — на 25–30 %. Магниевый анод и умягчение воды продлевают срок службы прибора вдвое. Подробнее — в статье про водоподготовку.

Частые вопросы

Какой объём бойлера нужен на семью из 4 человек?

При обычном расходе 50 л смеси на человека в сутки расчёт даёт бак 80 л. Он вмещает горячую воду 60 °С, которая при смешивании с холодной даёт около 140 л воды 38 °С — этого хватает на два-три душа подряд. Для семьи с ежедневными ваннами нужен бак 100–120 л.

Сколько кВт нужно проточному водонагревателю?

Для одного душа с расходом 10 л/мин смеси при 38 °С нужна мощность около 19,5 кВт. Это ток 85 А в однофазной сети, поэтому такие приборы подключают на 380 В: по фазам ток падает до 28 А, и хватает автомата 40 А. Приборы на 5–8 кВт годятся только для мойки и раковины.

Сколько греется бойлер на 80 литров?

С ТЭНом 2 кВт бак 80 л нагревается с 10 до 60 °С примерно за 2,3 часа. С ТЭНом 1,5 кВт — около 3 часов, с 3 кВт — полтора часа. Время нагрева пропорционально объёму и обратно пропорционально мощности.

Что дешевле в эксплуатации — бак или проточный?

Почти одинаково: на нагрев одного и того же объёма воды уходит одно и то же тепло. Разница в потерях: накопительный бак остывает и добавляет 0,1–0,2 кВт·ч в сутки, у проточного таких потерь нет. За месяц разница составляет 3–6 кВт·ч, то есть десятки рублей — решает не экономия, а мощность подключения.

Можно ли ставить проточный водонагреватель в квартире?

Можно, если выделенная мощность позволяет. Прибор на 19,5 кВт требует трёхфазного ввода и отдельного кабеля сечением от 6 мм². В большинстве квартир с однофазным вводом на 10–15 кВт такой прибор не подключается без замены вводного кабеля и согласования. Накопительный бак на 2 кВт работает от обычной розетки.

Хватит ли бойлера 50 литров на двоих?

Для душа — да, для ванны нет. Бак 50 л даёт около 90 л смеси при 38 °С: это два душа по 5–7 минут или одна ванна наполовину. Для семьи из двух человек с ежедневным душем 50–80 л достаточно, для ванны нужен 100 л и больше.

Заключение

Выбор между баком и проточным прибором решается двумя числами: суточным расходом воды и доступной мощностью. Первое определяет объём бака, второе — возможен ли проточный нагрев вообще. Экономия в эксплуатации почти не различается, поэтому выбирать по цене за киловатт-час бессмысленно.

Порядок работы: посчитать суточный расход смеси, пересчитать его в воду 60 °С, определить объём по суточному расходу и по пиковому разбору, взять большее и округлить вверх по стандартному ряду. Затем проверить, влезает ли проточный вариант в возможности ввода.

Дальше по цепочке: если в доме есть котёл, воду выгоднее греть от него — разбор в статье про бойлер косвенного нагрева; чтобы горячая вода шла сразу, нужна рециркуляция, и её расчёт — в статье про рециркуляцию ГВС; накипь и срок службы зависят от подготовки воды, об этом — в статье про водоподготовку; а общая мощность котла с учётом нагрева воды считается в статье про расчёт мощности котла.