Особенности бака
Наиболее современные накопительные водонагреватели обладают баком, выполненным на основе стабилизированных и высокопрочных стальных сплавов, которые характеризуются устойчивостью к коррозийным изменениям.
Внутренняя поверхность покрывается слоем стеклофарфора, который подвергается высокотемпературному обжигу. Стеклофарфоровое покрытие является химически нейтральным и коррозионно-устойчивым.
Устройство накопительного водонагревателя для вертикального монтажа
Особая кристаллическая структура стеклофарфорового бака способна выдержать даже очень высокие деформирующие нагрузки. Защиту внутреннего бака осуществляет магниевый анод, который эффективно предотвращает процессы коррозии электрохимического типа.
Периодическая замена такого элемента положительно сказывается на сроке службы водогрейного прибора.
Как работает накопительный водонагреватель
По сути, принцип работы накопительного водонагревателя прост. В емкости находится теплоноситель, а также нагревательный элемент или конструкция. Вода нагревается и подается в место потребления.
Холодная вода подается в емкость снизу. Там она постепенно нагревается и движется вверх под давлением холодной воды. Так как у нагреваемой воды плотность уменьшается, слои с разной температурой не перемешиваются. То есть в верхней части накапливается только горячая вода, которая через расположенную там трубку и отбирается потребителем.
Одним из основных условий работы накопительного водонагревателя является то, что емкость постоянно должна быть заполнена водой. То есть подача холодной воды равняется расходу горячей воды. Для этого в трубопроводе, через который подается холодная вода, должно быть достаточное давление. Подача и расход обязательно регулируются и контролируются, в противном случае может выйти из строя нагревательный элемент, если он электрический. Если в емкости находится теплообменник, то без нагреваемой воды он попросту будет расходовать энергию впустую. Поэтому предусмотрено отключение источника тепла, если емкость пустая. За контроль ее наполненности отвечают специальные регуляторы.
Существуют также накопители с послойным нагревом теплоносителя. Они отличаются от описанных выше отсутствием естественной циркуляции воды. Нагревательные элементы находятся в верхней части емкости. Суть таких водонагревательных приборов в том, что можно в считанные минуты получить горячую воду у сливного патрубка. Вода, находящаяся ниже, нагревается постепенно.
Чтобы увидеть работу накопительного водонагревателя, следует посмотреть размещенное под статьей видео.
Газовые колонки
Это проточные газовые водонагреватели прямого нагрева. По конструкции они схожи с электрическими устройствами, только в качестве источника питания выступает газовая горелка, которая отвечает за нагрев воды, проходящей через змеевик. Работа осуществляется за счет мощной энергии, выделяемой при сжигании газа. Подключение горелки происходит после открытия крана, через электророзжиг или запальник, который горит постоянным небольшим пламенем.
Такая конструкция достаточно компактна, ее можно установить под раковиной или за ванной. Но главное преимущество газового проточного оборудования перед электронным – большая мощность. Она варьируется от 17 до 30 кВт. При этом стоимость эксплуатации меньше, из-за дешевизны сырья.
Современному потребителю доступны разные виды водонагревателей. Все они отличаются по типу источника энергии, способом нагрева воды, объемом, формой, управлением и другими конструктивными особенностями. Выбор определенной модели зависит от места установки и задач, с которыми данное оборудование должно будет справляться.
Конструкция внутреннего бака
В качестве материала для внутреннего бака может быть использована нержавеющая сталь или углеродистая сталь с эмалевым покрытием и другими покрытиями, защищающими его от коррозии.
Указанный элемент является основным в конструкции накопительного бойлера. Работает внутренний бак при высоких температурах, давлении, а также подвержен коррозии. В основном все конструкции бойлеров неразборные, поэтому срок службы накопительного бойлера в основном зависит от срока службы внутреннего бака. Более длительный срок службы имеют модели, у которых бак выполнен из нержавеющей стали, но они более дорогие.
Конструкция наружного корпуса может быть выполнена из пластмассы или эмалированной стали. Кроме того, что это корпус водонагревателя, он также выполняет и эстетическую функцию.
Толщина теплоизоляционного слоя в большинстве моделей составляет от 2 до 3 см, в основном для этих целей используется вспененный пенополиуретан.
Накопительный бойлер
Этот прибор представляет собой бак, где скапливается вода. Корпус оснащен теплозащитой, что позволяет сохранять температуру и экономить электроэнергию. Если сравнивать с проточным, то накопительный потребляет меньше электричества за счет принципа работы (всего 1,5-2 кВт).
Недостатком может стать слишком большой для вашего дома объем бака. Следует рассчитывать его по назначению и количеству человек. Например:
- Объема 40 литров достаточно для мытья посуды на кухне либо для принятия душа одним человеком.
- Для кухни и душа двум пользователям понадобится вместительность от 80 литров.
- Для трех человек подойдет бойлер на 100 литров.
- Четыре человека — от 120 литров.
Смотрите таблицу и выбирайте объем с умом:
Из недостатков можно отметить ожидание нагрева. Также прибор требует постоянного технического обслуживания мастером или пользователем. Нужно проверять сохранность магниевого анода, который защищает бак от коррозии. Как почистить водонагреватель, читайте в предыдущей статье.
Кроме этого, стоимость накопительной техники выше, чем проточной.
Какому ТЭНу отдать предпочтение
Для нагрева в накопительном бойлере устанавливается ТЭН. Он бывает сухого и мокрого типа.
- Сухой (закрытый). Элемент заключен в колбу, поэтому не контактирует с жидкостью.
- Мокрый (открытый). Погружен в воду.
Закрытый тип состоит из колбы. Она изготовлена из стеатита или магниевого силиката. Элемент нагревает оболочку, а она передает тепло в окружающую среду.
Преимущества:
- Повышенный срок эксплуатации. Элемент не контактирует с жидкостью, поэтому ему не страшны накипь и коррозия.
- Исключена вероятность утечки тока и пробоя на корпус.
- Низкое потребление энергии.
- Легкая замена.
Открытый (мокрый) элемент имеет свои плюсы:
- Высокую скорость нагрева.
- Доступную стоимость.
- Недорогое обслуживание.
Типы накопительного нагревателя
Приборы также бывают двух видов: открытые и закрытые.
Открытые или безнапорные устанавливаются только на одну точку. Например, мойка в кухне или душ в ванной. Способ монтирования труб позволяет устанавливать бак как над раковиной, так и снизу.
Принцип работы таков: вы открываете кран подачи воды, в бак поступает холодный поток, вытесняя горячий. При нагреве лишняя жидкость вытекает. Чтобы обезопасить работу техники, подключается предохранитель. Подобный тип прост в эксплуатации и установке.
Закрытые подключаются к водопроводу и работают от давления в баке. Для его регуляции устанавливается предохранительный клапан. Огромное преимущество закрытого типа в возможности использования горячего потока в нескольких точках забора.
Однако при давлении в трубах менее 6 Атм техника не будет работать.
Чтобы сократить количество потребляемой воды, рекомендуют придерживаться таких правил:
- Принимать душ по очереди, через 40 минут после предыдущего человека.
- Отключайте подачу во время намыливания.
- Сегодня можно найти в продаже специальные насадки — аэраторы, которые экономят расход на 30%.
Безопасность
Обязательно необходимо произвести заземление бойлера
Любой водонагреватель вне зависимости от модели и типа требует соблюдения условий эксплуатации, а также техники безопасности. Газовые модели имеют повышенную опасность, так как есть риск утечки газа.
Контакт с водой – это основной фактор риска при работе любого электрического изделия. В бойлере установлена система автоматического отключения при контакте с жидкостью, но это не отменяет соблюдения простейших требований пожаро- и электробезопасности.
Важно заранее сделать заземление. Установка заземляющего провода является основным и обязательным условием безопасности электроприбора
Устройство и принцип работы электрического бойлера
Электрические водонагреватели считаются самыми востребованными у жильцов квартир и частных домов. Популярность обусловлена простотой монтажа и эксплуатации. На схеме в разрезе показано устройство накопительного водонагревателя. Давайте рассмотрим, как выглядит электрический бойлер изнутри:
- Рассматривать устройство накопительного электрического водонагревателя начнем с бака. Он бывает круглой или овальной формы. Заключен бак в декоративный кожух. Внутреннее пространство между двумя емкостями заполнено пенополиуретаном.
- Особенностью устройства электрического водонагревателя является наличие ТЭНа. Элемент установлен снизу бака бойлера на фланцевом соединении.
- Включением и выключением ТЭНа управляет термостат. Любой водонагреватель накопительный работает без превышения максимально допустимой температуры. У электрических бойлеров этот показатель равен 75оС.
- Водонагреватель имеет защиту. В случае выхода из строя термостата ТЭН будет обесточен при достижении критической температуры воды 85оС.
- Забор горячей воды осуществляется через трубку, конец которой выведен к верхней части бака бойлера. Для подпитки холодной воды снизу бака вмонтирован патрубок.
- Магниевый анод защищает корпус бака от коррозии. По истечении 2–3 лет элемент разрушается и его нужно менять.
- О работе водонагревателя сигнализирует индикаторная лампочка.
Зная, как устроен бойлер, можно разобраться с его работой. Холодная вода поступает внутрь бака бойлера через патрубок. Датчик посылает сигнал блоку управления, который с помощью термостата подает напряжение на ТЭН. Вода нагревается до заданной температуры. Датчик подает новый сигнал, и термостат прерывает подачу напряжения. После забора горячей воды цикл повторяется.
Разновидности ТЭНов
По принципу действия ТЭНы одинаковы. Нагревательным элементом выступает спираль. А вот по исполнению ТЭНы отличаются и делятся на два вида:
Мокрый ТЭН состоит из спирали, герметично запаянной внутри медной трубки. В качестве наполнителя используют кварцевый песок. Он играет роль изолятора и предотвращает прикасание спирали к внутренним стенкам медной трубки. Достоинство мокрого ТЭНа в низкой стоимости. Недостаток – большой размер и низкий показатель электробезопасности. При повреждении медной трубки или прикосновения к ней спирали возникает пробой. В результате человек, пользующийся горячей водой, получает удар током.
Cухой ТЭН по принципу работы аналогичен, но он не контактирует с водой. Спираль заключена внутрь диэлектрической колбы, имеющей оболочку. Последняя и соприкасается с водой. Диэлектрическая колба предотвращает контакт спирали с наружной оболочкой. Сухой ТЭН считается полностью безопасным в плане поражения человека электрическим током. Пробой невозможен. При выходе из строя ТЭНа просто сгорает спираль.
Накопительный водонагреватель с сухим ТЭНом стоит дороже, но он безопаснее и отличается длительным сроком эксплуатации. Компактные размеры позволяют вмонтировать в бойлер два нагревателя. Самым надежным считается сухой ТЭН, наборной корпус которого сделан из стеатита.
Нагревательные элементы
Нагревательные элементы можно поделить на:
- Мокрые или открытые (размещающиеся прямо в воде).
- Сухие или закрытые (не контактирующие с водой).
Мокрые ТЭНы – это привычные для нас, как в чайниках, трубки. Внутри они пустотелые, и прячут в себе спираль, которая и нагревается. Пустое пространство заполнено песком или магниевым оксидом – т.е. веществом с высокой теплопроводностью.
ТЭН для водонагревателя Термекс 2.0 кВт (спиральный)
В сухих ТЭНах, электропроводящие детали от воды отделяет кожух из керамики. Такая система более надёжна и безопасна:
- не образуется накипь;
- сведены на нет риски КЗ;
- для них не так губительно случайное включение без жидкости;
- срок службы – дольше.
По способу крепления ТЭН может быть:
- Фланцевый.
- Гаечный.
Фланцевый прижимается множеством небольших болтиков; гаечный же имеет резьбу, и вворачивается так же, как лампочка в патрон.
Чаще всего ТЭНы делают из стали или меди.
Форма водонагревателя
По форме накопительные бойлеры бывают: цилиндрические и квадратные (плоские).
Цилиндрические
Большинство покупателей, выбирая нагреватель воды для квартиры, останавливают свой выбор на моделях цилиндрической формы для вертикального размещения. Они имеют такие преимущества:
- приборы компактны и не занимают много пространства;
- цилиндрическая форма имеет максимальную площадь соприкосновения.
Также существуют узкие аппараты, в форме цилиндра, так называемые слим водонагреватели (от английского “slim” – тонкий). Они отличаются диаметром (от 38 см и меньше) от стандартных агрегатов, имеющих окружность 45-52 см. При этом, чтобы увеличить вместительность, производитель увеличил их высоту.
Слим-агрегат очень удобен в малогабаритных квартирах старой постройки, в которых очень тесные санузлы и ограничено пространство на кухне. Этот параметр является убедительным, чтобы для такого жилья выбрать электрический водонагреватель малого диаметра. Тем не менее, он может работать с такой же мощностью, что и стандартный, и имеет такую же вместимость за счет преобразования полезного пространства в высоту.
Плоские
Плоские модели ничем не отличаются от слимов своими параметрами. Накопительный водонагреватель плоской формы занимает мало места, имеет приятный дизайн, хорошо вписывается в интерьер. Поскольку такие аппараты прячут в шкафчики на кухне или в ванной, то легко можно подобрать требуемую для этого толщину устройства.
Существуют также модели для горизонтального размещения. Но стоимость таких устройств выше, чем вертикальных. Такое размещение позволяет максимально использовать свободное пространство, тем более если оно ограничено малым помещением.
Какие водонагреватели экономичнее?
Многие пишут, что емкостные нагреватели более экономичны, чем проточные. Конечно же, это не так. Из школьного курса физики известно, что для нагрева, например, 1 литра воды до 100°С требуется 4200 кДж (1,167 кВт)
При этом не важно, где вы ее будете греть – в баке, кастрюле, подогревать протекающую воду и т.д. То есть, другими словами, для нагрева определенного количества воды до определенной температуры нужно строго определенное количество электроэнергии
Таким образом для приготовления, скажем, 50 л воды температурой 45°С потребуется абсолютно одинаковое количество электричества как в накопительном водонагревателе, так и в проточном.Но при этом проточный нагреватель прекращает расходовать электроэнергию сразу же, как только вы прекращаете пользоваться водой, в то время как водонагреватель накопительного типа даже в ваше отсутствие постоянно тратит электроэнергию на поддержание в баке требуемой температуры воды.***Как видите, сегодня можно легко подобрать электрический водонагреватель под любые необходимые потребности и интерьер ванной комнаты. В следующих публикациях более подробно остановимся на выборе накопительного водонагревателя, узнаем, как подобрать проточный электрический водонагреватель, а также поговорим об установке и рассмотрим схемы подключения к водопроводу и электрической сети.
Принцип работы накопительного водонагревателя
Как работает электрический бойлер? По специальному патрубку холодная вода набирается и накапливается в баке до определенного уровня. После чего начинается нагрев — в основном до 70-75 градусов.
Поворот термореле включает термостат, который в свою очередь запускает ТЭН. После того как температура воды достигает установленной, термостат отключает нагрев. Слой теплоизоляции и периодическое включение нагрева позволяют поддерживать показатели на заданном уровне. Может наблюдаться понижение лишь на 5-6 градусов.
После нагрева вода поступает по верхней трубке в накопительную емкость, а в нижний резервуар снова заливается холодная вода. Во время залива предохранительный клапан регулирует давление. Если оно достигает критической отметки, клапан открывается и снижает давление.
Устройство газового накопительного бойлера
Нагреватель может работать не только от электричества, но и от газа. Причем такое устройство позволяет сэкономить больше времени. Мощность работы газовых — 4-6 кВт, тогда как электрические выдают только 1,5-3 кВт.
Преимущества:
- Благодаря накопительному баку теплой водой можно пользоваться в нескольких местам: ванная, кухня.
- При желании можно дополнить прибор веткой рециркуляции. Тогда вода не сливается в канализацию, а используется повторно.
- Газ является более доступным топливом.
Есть и минусы:
- Высокая стоимость техники.
- Сложная установка и подключение.
- Установка дымохода.
Строение бака такое же, как у электрического бойлера, а внутренне наполнение:
- Газовая горелка.
- Дымоход.
- Отверстие для забора холодной воды.
- Труба, по которой отбирается горячая вода.
Схема работы идентична электрической технике, разница лишь в способах нагрева. Несмотря на высокую стоимость подключения, газовый прибор оправдывает себя низкой себестоимостью подогрева воды.
Объем бака
Важно правильно подобрать технику в соответствии с расходом вашей семьи. Если объем бака слишком большой, это приводит к неудобству при установке, не в каждом помещении его получится разместить
Чтобы не ошибиться, нужно рассчитать затраты:
- Кухня. Для мойки посуды потребуется 6-18 литров.
- Ванна. Набирая полную ванну, нужно учитывать, что горячая вода смешивается с холодной. Поэтому 60-120 литров.
- Душ — 15-25 литров.
- Раковина — 5-10 литров.
Если исходить из количества человек:
- Один — 50-80 литров.
- Два-три — 80-100 литров.
- Четыре — 150-200 литров.
Придерживаясь наших рекомендаций и понимая принцип работы техники, вы сможете выбрать оптимальный вариант для жилища. Монтаж лучше доверить специалисту.
Как он функционирует
В основном накопительные нагреватели воды имеют следующий принцип действия, который основан на подогреве жидкости до определенной температуры, установленной на необходимом уровне в автоматическом режиме. При этом холодная вода поступает в бойлер под напором, а горячая выходит из него под этим же давлением.
В основном электрические накопительные агрегаты имеют выгодный режим работы — это температура от 60 до 65°C, которая создает комфорт пользователю. При этом потери тепла низкие, чем при функционировании бойлера на полной мощности.
Факторы, от которых зависит скорость нагрева жидкости, следующие:
- объем агрегата;
- мощность тэна.
В первом варианте чем большую емкость имеет накопительный бойлер, тем дольше греется вода. Например, если электрический нагреватель 100 л, а обогреватель (тэн) с мощностью 1.5 кВт, тогда вода до максимума согреется за 205 минут. А если дома установили электрические нагревательные агрегаты малого объема, например, 22 л, то вода в нем согреется всего за 22 минуты.
В основном если электрические накопительные агрегаты имеют большой объем, то для них необходим мощный нагревательный элемент. В том случае если их емкость до 150 л, то в них установлен 1,2 — 2 кВт тэн. А если рассматривать принцип работы такого обогревателя, то можно отметить, что все электрические накопительные агрегаты работают одинаково, а их функционирование основано на так называемом косвенном нагреве воды, поступающей из водопроводной системы в бак.
Фактически подогреватель постоянно заполнен и находится под давлением. После того как включен источник тепла, в теплообменник (имеет форму спирали) начинает поступать нагретый теплоноситель, он охлаждается и начинает греть жидкость, которая заполняет бак. Циркуляция создается ввиду поднимающейся нагретой воды из нижней части бака. Фактически эффект такой естественной циркуляции позволяет обеспечить равномерный прогрев жидкости в бойлере. Но для того чтобы вода достигла заданной температуры, должно пройти некоторое время, и вся емкость накопительного водонагревателя будет заполнена горячей водой.
В том случае если необходимо, чтобы вода быстро нагрелась до определенной температуры, тогда для дома следует выбрать электрические накопительные агрегаты с послойным нагревом. В таком агрегате нет естественной циркуляции, а граница между слоями опускается.
В верхней части почти сразу после подключения водонагревателя к электрической сети образуется теплая вода, которая пригодна к употреблению. Такие накопительные электрические агрегаты по мере опустошения вновь наполняются холодной водой, которая поступает в нижнюю часть устройства, а горячая, пройдя патрубок, расположенный вверху накопителя, выходит из бойлера. Это происходит вследствие возникшей разной плотности жидкостей, так как в этом случае не происходит их интенсивное перемешивание.
Конструкция
Как устроен бойлер? Типовой бойлер это:
- Корпус.
- Слой изоляции, обеспечивающий медленное остывание жидкости.
- Бак для воды, в котором происходит нагрев.
- ТЭН – нагревательный элемент (вроде кипятильника).
- Защитный анод – элемент, принимающий на себя накипь.
- Труба входа, подключающиеся к холодной воде.
- Труба выхода, подключающаяся к крану горячей воды.
- Датчики безопасности и температуры.
- Управляющая панель с ручками-регуляторами и дисплеем (если предусмотрено моделью).
Внутренняя поверхность бака для воды – место, где высок риск появления различных микроорганизмов, слизи и проч. Чтобы питьевая вода как можно дольше оставалась чистой, стенки делают нержавеющими или с титановым напылением. Стеклофарфор – более недорогой вариант, но он легко покрывается микротрещинами (гарантию на такое покрытие дают 1-3 года).
Бойлер должен быть заполнен водой и только после этого его можно будет включать в розетку. После включения датчик зафиксирует низкую температуру и начнётся автоматический нагрев воды.
Владельцу нужно только установить верхнюю температуру, до которой нужно подогревать жидкость.
Солнечные нагревательные бойлеры
Несмотря на общую суровость российского климата – солнечные водонагреватели в последнее время стабильно повышают количество продаж. Связано это прежде всего с тем, что такое устройство практически не имеет эксплуатационных расходов. Однажды потратившись на систему солнечного нагрева вы можете забыть о расходах на несколько десятков лет. Современные устройства позволяют качественно аккумулировать тепло, нагревая воду и удерживать ее в нагретом состоянии в течении довольно продолжительного времени. Однако к выбору такого устройства необходимо подойти очень тщательно, потому что не всякий гелионагреватель будет хорошо работать даже в солнечную погону в суровом зимнем российском климате.
Как правило, для комплектации частного дома рекомендуется установка солнечного коллектора с аккумулирующим баком емкостью в 300 литров. Горячую воду в такой бак будут поставлять два коллектора. Использовать ее можно не только на бытовые цели, но и, например на подогрев воды в бассейне.
Принцип работы такого устройства довольно прост: трубопроводы с протекающей водой помещаются в специальные прозрачные емкости, заполненные либо веществом, адсорбирующим тепло, либо просто вакуумом.
Принцип работы проточного водонагревателя
Проточные электрические водонагреватели – это еще один вид альтернативного источника горячей воды, использующийся, как в квартирах, так и на предприятиях. Принцип его работы отличается от принципа работы емкостного нагревателя.В проточном электронагревателе приготовление горячей воды нужно температуры происходит буквально «на лету». Холодная вода, идущая из водопровода, проходит через мощные электрические нагревательные элементы и нагревается до нужной температуры.Как правило, проточные водонагреватели оборудуются датчиками потока, которые управляют включением нужного количества нагревательных элементов. При увеличении потока включается большее количество элементов, а при уменьшении – меньшее. Это дает возможность несколько снизить затраты электроэнергии, использующейся для нагрева воды.Также проточные водонагреватели имеют защиту от перегрева, которая отключает нагревательные элементы при достижении температуры выше определенного предела, чтобы не допустить ожогов.Как и в накопительных водонагревателях, в проточных устанавливается защита от повышения давления, предотвращающая механическое повреждение устройства при скачках давления, а также предотвращающая закипание воды при снижении ее расхода через нагреватель.В современных проточных водонагревателях используется электронное управление с выводом всей необходимой информации на дисплей. При этом могут отображаться следующие параметры:
- температура воды;
- текущий расход воды, л/мин;
- мощность электронагревательных элементов в данный момент.
Дополнительно проточные нагреватели могут оборудоваться световой индикацией о превышении температуры выше определенного значения.Наиболее продвинутые нагреватели оборудуются пультом дистанционного управления.Устройство электрического проточного водонагревателя показано на рисунке ниже:
Цифрами на схеме обозначено:1 – труба подвода холодной воды; 2 – труба выхода горячей воды; 3 – блок электронного управления; 4 – электронагревательные элементы; 5 – пульт управления.
Схема работы накопительного водонагревателя
Стандартная схема работы водогрейного оборудования базируется на принципе разделения нескольких водных слоев, отличающихся разным температурным режимом. Отбор горячей жидкости из водонагревателя производится через патрубок горячего водоснабжения.
Такая трубка имеет строго определенную длину, достигающую верхнего, наиболее прогретого слоя. Законы физики не позволяют располагать параллельно водогрейный прибор вертикальной конструкции.
Электрическая схема накопительного водонагревателя
При выборе накопительного бойлера электрического нагрева нужно обращать внимание на его конструктивные особенности, а также учитывать основные правила монтажа водогрейного прибора.
