Устройство и принцип работы накопительного электрического водонагревателя

0

6365

14.12.2015

Проблема отсутствия горячего водоснабжения имеет достаточно широкое распространение в большинстве наших городов. Даже там, где оно в принципе есть, случаются периоды, когда горячая вода в кране попросту отсутствует. Накопительный водонагреватель – это приемлемое решение данной проблемы. Существуют и другие типы водогрейного оборудования, но в данной статье мы рассмотрим именно водонагреватели накопительные: принцип работы этих устройств, особенности эксплуатации, обслуживания и ремонта. Эти устройства могут работать от сжигания газа, от электричества и даже от солнечной энергии, главное, чтобы они соответствовали, предъявляемым к данному типу бытовых приборов требованиям.

Устройство электрического водонагревателя накопительного

Базовая комплектация накопительного водогрейного оборудования электрического типа представлена:

• стандартным корпусом;
• баком с теплоизолирующим слоем;
• нагревательными элементами в виде ТЭНов;
• защитным магниевым анодом;
• термостатом;
• блоком для управления;
• системой безопасности;
• индикаторным элементом;
• электрическим кабелем.

В подобном типе оборудования использование горячей воды возможно исключительно после полного нагрева, поэтому предварительный процесс подготовки жидкости является обязательным.

Устройство водогрейного накопительного оборудования электрического типа является стандартным и включает в себя несколько основных конструктивных элементов, которые могут различаться техническими особенностями и характеристиками.

Конструкция бойлера

Как устроен бойлер и какие узлы мы найдем в его нутре?

• Бак с защитным покрытием – это основа любого накопительного водонагревателя. Баки изготавливаются из металла и покрываются эмалью или стеклокерамикой, препятствующими образованию коррозии. Емкость баков варьируется от 10 до 300 литров;
• ТЭН – внутри бойлеров мы можем найти один или два ТЭНа. Они отвечают за нагрев воды (в газовых бойлерах эту функцию выполняет горелка);
• Терморегулятор – обеспечивает поддержку заданной температуры (используется механическая или электронная регулировка);
• Панель управления – скрытая или открытая, с ее помощью обеспечивается установка температуры;
• Термометр – обеспечивает контроль температуры воды в баке. Термометр может быть механическим или электронным.

Конструкция бойлеров предельно простая, а основной объем занимают массивные баки различной вместительности.

Корпус водогрейного прибора

Электрические накопительные бойлеры, как правило, характеризуются наличием внешней оболочки, представленной стальным корпусом. Водогрейные приборы с минимальным полезным объемом, который не превышает 15 л, чаще всего выпускаются с высокопрочным пластиковым корпусом.

Модельный ряд, представленный водонагревательными приборами с объемом в 30 л, чаще всего имеют комбинированный металло-пластиковый корпус. По форме в настоящее время выпускаются приборы цилиндрического, прямоугольного и slim типа.

Как производится установка водонагревателя в ванной комнате, вы узнаете на нашем сайте. Общие правила и рекомендации.

Критерии выбора электрического бойлера для воды представлены здесь.

Какой водонагреватель лучше выбрать — проточный или накопительный? Сравнение этих приборов приведено по ссылке.

Как сэкономить электроэнергию?

Можно немного сэкономить электроэнергию, которую потребляет бойлер в процессе работы. Для этого рекомендуется:

1. Выставлять температуру нагрева не на максимум (75-85 градусов), а на 55-60. Когда в бак поступает холодная вода и соединяется с той жидкостью, которая там уже находится, понадобится меньше энергии, чтобы разогреть смешанную массу. К тому же температурный режим 55-60 градусов поможет существенно уменьшить процесс образования накипи на нагревателе.
2. Надо выбрать правильное местоположение бойлера, чтобы трубопровод от него до мойки или душа не был слишком длинным. За счет этого тепло от горячей воды будет рассеиваться меньше.
3. Периодически необходимо производить профилактическую чистку нагревательного элемента от накипи. За счет этой процедуры эффективность его работы повышается – затраты электроэнергии на выработку тепла будут меньше.

22e65a3b7f400f308f4218b9c699320a.html

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.

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.

Газовые нагреватели

1. В накопительном газовом бойлере в качестве нагревательного элемента используется газовая горелка. Мощность и скорость нагрева у газового водонагревателя выше. Но для установки газового накопительного бойлера необходимо оборудование для отвода отработанных газов.

В конструкции газового накопительного водонагревателя так же входит устройство управления. На фото видно, что по внешнему виду только наличие принудительного отвода газов отличает бойлеры электрические и газовые накопительные.

Котел накопительного типа так же требуют установки специальной арматуры безопасности, к которой относятся обратный клапан, предохранительный клапан и редуктор.

В представленном ниже видео показаны различные типы накопительных бойлеров, и примеры их установки.

1. Газовые бойлеры проточного типа, так же именуются как газовые колонки. Принцип работы у них одинаковый, отличие в конструкции и способе розжига. Газовая колонка по внешнему виду металлический короб, к которому подходит две трубы одна с водой, другая с газом. Основные части конструкции:
   теплообменник;
2. основная горелка;
3. запальная горелка.

Выделяемого при горении основной горелки газа достаточно для нагрева воды в теплообменнике, выполненном в виде спирали. В современных моделях газовых колонок используется электронный розжиг.

Также необходим принудительный или естественный отвод отработанного газа

Особое внимание при применении газовых колонок, в качестве водогрейного оборудования, необходимо обращать на хорошую вентиляцию помещения

Косвенный нагреватель

В бойлере косвенного нагрева воды используется тепло выделяемое, например системой отопления дома. Основное удобство – это использование воды от нагревателя в нескольких точках дома, так как в баке устройства есть запас горячей воды. Внешне водонагреватель косвенного нагрева воды также цилиндрической формы, но возможны и прямоугольные варианты.

Конструкция состоит из бака, внутри которого помещается теплообменник с циркулирующим по нему теплоносителем. Внутри имеется магниевый анод, предназначенный для предотвращения коррозии внутренней поверхности бойлера. Анод входит в группу системы безопасности, в которую также входят обратный клапан, клапан избыточного давления и температурный датчик.

Водонагреватель косвенного нагрева выгодно приобретать вместе с одноконтурным отопительным котлом. Хотя вместе этот агрегат стоит дороже двухконтурного котла и представляет из себя более громоздкое сооружение, но зато обеспечивает почти бесперебойное снабжение горячей водой нескольких точек, при равномерной температуре подаваемой воды.

Выпускаются модели бойлеров вертикальной и горизонтальной установки, которые устанавливаются в зависимости от площади помещения, вертикальные крепятся к стене и занимают меньше места. Модели без теплообменников состоят из вставленных одна в другую емкостей, с циркулирующим между ними теплоносителем. Возможен вариант комбинированного бойлера, в котором вода греется как от постороннего источника так и от ТЭНа.

Современные водогрейки оснащены терморегуляторами обеспечивающими безопасную эксплуатацию устройства. Восполнение воды истраченной из водогрейки происходит автоматически. Надежность и долговечность котла также зависит от внутреннего покрытия бака, которые в основном на сегодняшний день выполняются из стеклофарфора и эмали. Время нагрева воды в водогрейке зависит от мощности нагревательного элемента. Мощность газовых котлов в два раза больше чем у электрических.

Существуют так же безнапорные открытые котлы, хотя они и обеспечивают горячей водой одну точку, но применимы в системах с небольшим давлением воды, или при полном отсутствии оного.

Резюмируя все вышесказанное необходимо отметить, что принцип работы всех современных котлов прост, что делает их незаменимыми для помещений в которых отсутствует централизованное снабжение горячей водой.

Нагревательные элементы и магниевый анод

Одним из основных конструктивных элементов водогрейного оборудования является стальной фланец, используемый для фиксации термо-электронагревателя в виде нихромовой спирали в медном кожухе, а также магниевого жертвенного анода и термостата.

Особенностью опорного фланца съемного типа является его закрепление на корпусе оборудования посредством обычного резьбового или болтового соединения.

Схема подключения и установка

Монтаж накопительного водонагревателя следует производить в точном соответствии с инструкцией по установке, которую вы обязательно найдете в руководстве пользователя.

Мы хотим дать вам несколько рекомендаций, которые позволят произвести подключение прибора к коммуникациям как можно более качественно и безопасно.

• Бойлер следует устанавливать у стены; при этом проследите, чтобы трубы для горячей и холодной воды были ей строго параллельны. Между водонагревателем и стеной должно остаться небольшое расстояние, позволяющее производить профилактический осмотр и техническое обслуживание узловых соединений.
• Для подключения к водопроводу рекомендуется использовать трубу диаметром ¾ дюйма. Встаньте лицом к прибору: труба для горячей воды должна располагаться по левую руку, а для холодной – по правую руку.
• Использование предохранительного клапана для накопительных водонагревателя поможет избежать перегрева устройства и связанных с ним неприятных последствий.
• Перед тем, как начать подключение бойлера к водопроводным трубам, откройте кран с холодной водой. Убедитесь, что она достаточно чистая, без включений песка, частиц ржавчины и другого мелкого мусора. При необходимости, врежьте в трубу специальный фильтр для воды (на участке сети до водонагревателя).
• Также перед началом монтажа рекомендуется проверить давление в водопроводных трубах. Его уровень не должен быть выше 8 бар. Если этот показатель превышен, следует установить редуктор давления.
• Капли воды, падающие из гидравлического клапана – это признак нормальной работы устройства и водопроводной сети. Но необходимо следить за тем, чтобы вода из клапана не попадала на корпус водонагревателя. Для этого к клапану нужно присоединить специальную сливную воронку с выводом в канализацию.
• Если бойлер установлен в загородном доме, в котором отсутствует постоянное отопление, нужно следить, чтобы в баке не оставалась вода, когда температура на улице опускается ниже нуля. Поэтому, покидая дом в холодное время года, всегда сливайте из резервуара остатки жидкости, иначе прибор может выйти из строя.

Принцип работы

Рассмотрим, как работает накопительный водонагреватель электрический. Накопительное водогрейное оборудование электрического типа отличается особым принципом функционирования, основанным на перемещении наиболее горячих водяных слоев вверх, и сдвиге холодной воды, обладающей высокой плотностью, в нижнюю часть резервуара с нагревательными элементами.

Первичное подключение водонагревательного прибора к электрической сети сопровождается включением ТЭНа и подогревом воды до температурного режима, при котором термостатные контакты провоцируют размыкание электрической цепи.

Процессу инверсии подогретой до заданных показателей воды в подающую магистральную систему препятствует установленное обратное клапанное устройство. Именно благодаря наличию такой арматуры движение водного потока происходит только в одном направлении.

Открывание расходного крана в водоразборной точке вызывает поступление горячей воды к потребителям посредством специального патрубка, что сопровождается снижением показателей давления внутри накопительного резервуара. В результате происходит заполнение водогрейного бака холодной водой из водопроводной системы.

Присутствие на входном патрубке функционального рассекателя не позволяет горячей воде смешиваться с поступающими внутрь водогрейного резервуара холодными водяными потоками. Рассекающее устройство распределяет струю и одновременно снижает скорость её перемещения. Именно по этой причине поток холодной воды равномерно распределяется по самой нижней части водогрейного прибора, что позволяет установленному ТЭНу осуществлять эффективный нагрев.

В штатном режиме снижение температурных показателей воды в резервуаре вызывает замыкание контактов терморегулятора и последующее подключение к электрической сети.

Проточный водонагреватель

Устройство проточного водонагревателя полностью отличается от схемы принципа действия накопительного оборудования. Этот прибор не имеет емкости для накопления воды, а ее нагрев происходит при постоянном потоке жидкости через нагревательный модуль. В качестве такого модуля используется конструкция из труб с ТЭНами, которые могут располагаться как снаружи, так и внутри конструкции. Лучшим материалом для изготовления нагревательного модуля является медь, но в более дешевых моделях может быть использована нержавеющая сталь или алюминий.

Кроме модуля для нагрева воды в состав прибора входят различные дополнительные устройства. Датчик потока воды необходим для определения минимального напора воды, при котором можно эксплуатировать водонагреватель. Температурный датчик, регулятор температуры (термостат) предназначены для управления режимами работы. Тепловой предохранитель отключает систему при превышении максимально возможных температурах потока воды. На нижеприведенной картинке показана классическая схема электрического проточного водонагревателя в разрезе.

Как работает проточный водонагреватель? Этот процесс будет понятен даже школьнику! Из представленной схемы понятно, что холодная вода попадает в прибор через патрубок, а доступ в нагревательный модуль ей открывает реле давления. При низком давлении водонагреватель функционировать не будет. Регулятор температуры управляет процессом нагрева. Вода, нагретая до необходимой температуры, выводится наружу и подается в смеситель для использования потребителем. К достоинствам проточных электрических водонагревателей можно отнести невысокую стоимость и мгновенный нагрев воды, а к недостаткам высокое электропотребление и особые условия к электропроводке.

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.

При выборе накопительного бойлера электрического нагрева нужно обращать внимание на его конструктивные особенности, а также учитывать основные правила монтажа водогрейного прибора.

Плюсы и минусы бойлеров

С помощью бойлера можно нагревать большой объем воды
При отсутствии централизованной системы подачи горячей воды применяются именно бойлеры. К их преимуществам можно отнести следующие моменты:

• Удобство использования.
• Можно нагревать большой объем.
• Одно устройство может применяться для снабжения нескольких помещений.
• Работа устройства не зависит от силы напора.
• Возможность нагрева до высоких температур.
• Сохранение высокой температуры в течение длительного времени благодаря качественной теплоизоляции бака.

Большой бойлер требует много места
Из недостатков можно выделить следующие:

• Длительное время для первоначального нагрева.
• Если расход воды небольшой, поддержание постоянной температуры будет сопряжено с затратами на энергию.
• Большой бак требует достаточной территории.
• Стоимость выше, чем у проточного изделия.

При проблемах с подачей воды можно поставить бойлер в многоквартирном доме. Устройство и принцип действия будут зависеть от типа прибора, его функционала и дополнительных функций.

Что такое бойлер, его назначение

Бойлер, это устройство для нагрева воды, полностью автоматизированное. Имеет разные формы, округлые, квадратные, плоские или вытянутые. Крепится могут, как вертикально, так и в горизонтальном положении (отдельные модели). Бойлеры различаются по способу нагрева, особенностям крепления и объёму. Так же по типу покрытия: стеклофарфор, эмаль, титановая эмаль, нержавеющая стать. Еще по принципу действия: проточные и накопительные. Предназначение агрегата, это забор воды, нагрев, поддержание нужной температуры. Используется как для домашнего (квартира, загородный дом, дача), так и для общественного пользования (бары, рестораны, сауны, офис).

Задача таких устройств, снабжение горячей водой пользователя в полностью автономном режиме.