Водонагреватели накопительные, как они работают

Основные характеристики

Основными техническими характеристиками бойлера являются:

1. Материал изготовления корпуса (эмаль, нержавеющая сталь, пластик).
2. Тип размещения (настенный, напольный, вертикальный, горизонтальный).
3. Номинальное напряжение электрической сети (220 или 380 В).

4. Давление воды (особенно актуально для проточных водонагревателей). При небольшом напоре в водопроводе может испортиться нагревательный элемент

5. Объем бака.
6. Вес.
7. Габаритные размеры (глубина, ширина, высота).
8. Максимальная мощность.
9. Наличие регулятора температуры воды, магниевого анода.
10. Толщина и материал слоя теплоизоляции (самый высокоэффективный – пенополиуретан).
11. Тепловые потери (напрямую зависят от слоя теплоизоляции, чем он толще, тем меньше потери и экономичнее водонагреватель).
12. Тип управления (гидравлическое, электронное, наличие ЖК-дисплея).

Электрический бойлер

Огромной популярностью в современных домах пользуются накопительные электрические бойлеры. Они устанавливаются и в частных особняках и в многоквартирных строениях. Объем их бака варьируется от 30 до 100 литров. Такие устройства включаются в систему водоснабжения сразу после магистрального трубопровода и могут снабжать горячей водой несколько кранов. Дополнительными опциями в таких устройствах являются специальные термостаты для непрерывного нагрева или для защиты от замерзания.

электрический накопительный бойлер

Монтаж такого устройства сравнительно прост – как правило сразу за местом подключением сети водоснабжения вашего дома или квартиры в водораздающей системе устанавливается нагреватель. Он может встраиваться параллельно имеющейся системе горячего водоснабжения и позволяет пользоваться горячей водой даже при отключениях магистральной системы.

Накопительный электрический нагреватель имеет сравнительно небольшую мощность теплового элемента, сравнимую с электрочайником. Его можно включать в обычную розетку. Но, тем не менее в домах старой постройки перед установкой накопительного электрического водонагревателя рекомендуется провести ревизию системы электропитания и при необходимости проложить новый провод к розетке от распределительного щитка и отдельного автомата выключения.

Цена бытового накопительного нагревателя может зависеть от множества факторов, например от известности бренда, от его объема, от мощности ТЭНа.

Основным фактором, определяющим цену такого устройства является объем и материал исполнения накопительного бака.

Минимально необходимый объем накопительного нагревателя на семью из трех человек составляет 50 литров. Но в этом случае утром вам удасться только умыться. Ни о каком приеме душа несколькими домочадцами не может быть и речи. Наиболее оптимальным объемом будет нагреватель на 80 литров. В принципе такой объем позволяет даже с комфортом рпинимать ванну.

Проточные электрические водонагреватели

Такие устройства используются как правило для подключения одной точки водоразбора. Связано это с тем, что нагревание протекающей воды в большом объеме требует солидной мощности ТЭНа. Это неизбежно повышает расход электроэнергии и зачастую требует отдельной линии электропитания. Самые мощные проточники работают вообще на трехфазовом электричестве, которое в некоторых домах просто отсутствует. Также такие устройства очень требовательны к качеству протекающей воды – они могут очень быстро забиться накипью.

Принципиально такое устройство является трубой, вокруг которой расположены нагревательные элементы, управляемые автоматикой. Несомненным плюсом такого устройства является его компактность – он может устанавливаться буквально на любое свободное место.

Меры безопасности при эксплуатации водонагревателя

Все электрические приборы требуют аккуратного обращения с собой и соблюдения мер безопасности. Поскольку прибор подключается к сети электрического питания, то он представляет особый класс опасности, при котором возможны травмы от электрического тока.

Поэтому всегда следует соблюдать требования во избежание получения травм и порчи прибора:

1. Запрещено снимать корпус нагревателя с включенной в розетку вилкой.
2. Розетка, к которой будет подключаться нагреватель, должна иметь заземление.
3. Нельзя включать бак в розетку, если в нем нет воды. Проверить ее наличие можно, открыв кран горячей воды. Если она бежит, значит, бак наполнен.
4. Необходимо проводить своевременное обслуживание бака: чистка от накипи и других примесей. Это убережет его от повреждений.

Чистка водонагревательного устройства от накипи и других примесей

Следует помнить, что самыми уязвимыми элементами нагревателей является ТЭН и накопительный бак. Именно они подвержены наибольшим нагрузкам агрессивных сред.

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.

Устройство электрического бойлера

Схема подключения бойлера.

На сегодняшний день дизайнерские решения водонагревателя могут быть самыми разнообразными. Есть вертикальные, горизонтальные, круглые, плоские модели, но любой бойлер работает по типу термоса. Внутренний бак, в котором находится вода, и корпус водонагревателя отделяет слой теплоизоляционного материала, это позволяет эффективно сохранять воду в горячем состоянии.

Основные части накопительного бойлера:

• нагревательный элемент;
• термостат – прибор, который позволяет в автоматическом режиме поддерживать заданную температуру воды, он периодически включает и отключает ТЭН;
• магниевый анод предназначен для защиты внутреннего бака с водой от коррозии;
• предохранительный и обратный клапаны, обычно они идут в одном корпусе, предохраняют конструкцию от избыточного давления и ТЭН от перегорания при отсутствии воды.

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.

Советы по выбору бойлера

Как и любая бытовая техника, бойлер имеет свои положительные и отрицательные стороны.

Самый главный плюс этой техники в том, что при любых внешних обстоятельствах в доме всегда будет горячая вода. Для маленьких городов и поселков, где существуют проблемы с горячим водоснабжением (или оно вовсе отсутствует), это единственный выход.

Делая выбор водонагревателя, надо учесть преимущества и недостатки каждого из них. Например, установив проточный бойлер, не придется ждать, пока согреется горячая вода, ее количество не будет зависеть от объема бака. Но потребуется мощный отдельный автомат и силовой кабель для подключения устройства, также значительно увеличится расход электроэнергии.

Бойлеры с разным объемом бака

Накопительный бойлер потребляет меньше электроэнергии, но горячей воды выдает лишь определенное количество. А его главный недостаток – он занимает много места.

Осуществляя выбор бойлера, надо придерживаться определенных критериев.

Цель установки

Главным критерием при покупке водонагревателя является цель его приобретения:

• иметь запас на случай отключения горячего водоснабжения;
• мгновенный подогрев воды для мытья посуды или принятия душа;
• постоянное снабжение квартиры (дома, дачи) горячей водой.

Внешние габариты и объем

Сразу надо определиться с местом установки водонагревателя. Техника это крупногабаритная, куда попало не поставить и не повесить

Подбирая внешние параметры, нельзя забывать о таком важном критерии, как объем бойлера. Эта величина зависит от количества проживающих в доме людей

Определенную роль играет и оборудование ванной комнаты, то есть что в ней используется для купания – душ или ванна. Пользование душем гораздо экономичнее, при таком купании тратится порядка 15-20 литров воды на человека. В ванной для подобной процедуры понадобится 50 литров.

Таблица водопотребления

Если бойлер нужен только для того, чтобы обеспечить горячей водой мытье посуды, и больше ничего (без купания), то достаточно будет устройства на 15-20 литров. Такой водонагреватель обычно устанавливают на кухне прямо под мойкой.

Мощность

Важную роль при выборе водонагревателя играет мощность. Чем мощнее будет ТЭН (от 1 до 6 кВт), тем быстрее нагреется вода, но выдержит ли такую нагрузку электропроводка в доме? Если она новая и способная выдерживать нагрузку в 6 кВт, то мощность бойлера спокойно можно выбирать, исходя из потребностей и количества проживающих. В квартирах со старой электрической проводкой, максимум, на что можно рассчитывать, это водонагреватель мощность 2,5 кВт.

Внутреннее покрытие бака

В дешевых бойлерах внутреннее покрытие бака выполнено эмалью или стеклокерамикой. В моделях дорогих используют титановое напыление или нержавеющую сталь. При выборе человек исходит из своих финансовых возможностей, но высокая цена, как правило, гарантирует качество и долговечность. В случае с бытовой техникой не стоит экономить.

Качество водонагревателя рекомендуется проверять по весу. Чем он тяжелее, тем лучше будет сопротивляться коррозии за счет большей толщины стенок.

Внутреннее покрытие бака (нержавеющая сталь)

На что еще обратить внимание

Важны следующие параметры:

Степень защиты от влаги и пыли бойлера (IP) должна быть не менее 23. В том случае, если водонагреватель будет устанавливаться в ванной комнате, сауне, бане, понадобится более защищенная модель с IP 44.
Стоит отдавать предпочтение моделям с сухим трубчатым электронагревателем (ТЭН)

Отсутствие контакта с водой не только предотвращает появление накипи, но и уменьшает риск поражения электрическим током, так как ТЭН помещен в герметический стакан.
При покупке бойлера обязательно надо обратить внимание, чтобы в нем был магниевый анод. Безопаснее и комфортнее в плане эксплуатации будут модели с защитой от перегрева, индикацией включения, функцией ускоренного нагрева.
Выбирая бойлер для дачи, где зимой никто не живет, стоит отдать предпочтение моделям с режимом предотвращения замерзания.
Обязательно при покупке водонагревателя надо поинтересоваться его теплоизоляционным слоем

Рекомендуемая толщина – не меньше 35 мм (чем толще, тем дольше будет сохраняться набранная температура). Наиболее качественный материал – вспененный полиуретан (гораздо лучше поролона).

Преимущественные показатели при выборе бойлера

Что такое бойлер, достоинства и недостатки использования

Бойлер – это техническое устройство, предназначенное для нагрева воды в системах горячего водоснабжения различного назначения, а также для подогрева водопроводной воды. Бойлеры (водонагреватели) бывают производственного и бытового типа использования, что определяет их конструкцию и технические характеристики. Если рассматривать преимущества и недостатки использования подобного оборудования, то следует отметить, что достоинствами использования бойлеров в быту являются такие показатели, как:

• возможность создания автономной системы горячего водоснабжения в рамках отдельной квартиры или загородного дома;
• компактность – обусловлена малыми габаритными размерами бытовых приборов, за исключением моделей накопительного типа;
• надёжность и продолжительные сроки эксплуатации;
• высокий КПД использования;
• экономичность – в отношении моделей, работающих на природном газе.

К недостаткам следует отнести следующие показатели:

• для электрических моделей – значительная мощность приводит к увеличению расхода электрической энергии и как следствие – к росту затрат на оплату счетов за её потребление;
• для газовых моделей – необходимость устройства системы отвода отработанных газов, образующихся при использовании;
• для подключения к инженерным сетям (электрические и газовые коммуникации), необходимо соблюдение определённых Правил как в отношении точки подключения, так и дальнейшей эксплуатации соответствующего оборудования.

strong>К СВЕДЕНИЮ!

В отношении электрических моделей необходимо соблюдение «Правил устройства электроустановок» (ПУЭ) и «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭЭП), а в отношении газовых моделей – «Правил безопасности в газовом хозяйстве» (ПБ 12-368-00).

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.

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.

Поломки, причины, устранение

В принципе, предохранительный клапан для водонагревателя имеет только две поломки: из него или часто течет вода или не течет совсем.

В первую очередь надо сказать, что стравливание воды при нагреве — это норма. Именно так должна работать система. Может стравливаться вода и при отключенном бойлере, если давление в трубах подачи холодной воды будет выше, чем предел срабатывания клапана. Например, клапан на 6 Бар, а в водопроводе 7 бар. Пока давление не упадет, вода будет стравливаться. Если такая ситуация повторяется часто, необходима установка редуктора, и лучше всего на воде в квартиру или в дом, но есть компактные модели редукторов, которые можно установить на входе в бойлер.

Обвязка бойлера с предохранительным клапаном и редуктором

Как проверить исправность клапана? Если есть рычажок аварийного сброса это сделать просто. Пи выключенном бойлере надо несколько раз поднять рычаг, спустив избыточное давление. После этого капель прекращается и не возобновляется до тех пор, пока начнется нагрев.

Если вода продолжает стекать, возможно, засорилась пружина. Если модель обслуживаемая, устройство разбирается, чистится, после чего ставится на место. Если модель не разборная — надо только купить новый клапан и поставить.

Так выглядит редуктор — для стабилизации давления на бойлере

Постоянно капающая вода — это неприятно и «бьет» по кошельку, но не опасно. Намного хуже, если при нагреве воды у вас ни разу не появилась вода в патрубке. Причина — засорился клапан или забился штуцер вывода. Проверяете оба варианта. Не помогло — меняете клапан.

Плюсы и минусы накопительного устройства

Среди преимуществ отмечают следующие:

• небольшую мощность, поэтому нет надобности монтировать отдельную проводку;
• возможность употребления с нескольких точек (кухня, ванна, баня);
• простоту использования;
• возможность установки на некоем расстоянии от места забора воды;
• для получения нужной температуры нет необходимости менять напор, так как в комплект входит смеситель.

Среди недостатков выделяют следующие:

• большие размеры, которые необходимо учитывать при монтаже;
• при полном использовании воды для нагрева новой партии необходимо некоторое время.

Электрические бойлеры

Это самый распространенный вид аппаратов для ГВС, чаще всего применяющийся в квартирах и небольших частных домах. Причина такой популярности — относительно невысокая стоимость и простота установки, для которой не требуется никаких разрешительных документов. Аппараты довольно надежны в эксплуатации и удовлетворяют большинству требований пользователей. Чтобы понимать принцип действия водонагревателя, рассмотрим его устройство, показанное на рисунке:

Агрегат представляет собой бак, обычно – круглой или овальной формы, заключенный в слой теплоизоляционного материала (как правило – пенополиуретан), прикрытого декоративным кожухом. Сама емкость может быть сделана из таких материалов:

• сталь с эмалированным покрытием;
• нержавеющая сталь;
• пластик.

Электрический ТЭН, размещенный в нижней части бака, нагревает воду до температуры, ограничиваемой термостатом. Ее максимальное значение, принятое во всех электрических бойлерах, равно 75 ºС. Пока нет водоразбора, устройство электрического бойлера предусматривает поддержание установленной температуры в режиме автоматического включения и выключения ТЭНа. Последний имеет дополнительную защиту от перегрева и в нештатной ситуации автоматически отключится при достижении температуры воды 85 ºС.

Примечание. Оптимальный режим работы для бойлера – это нагрев до 55 ºС. В таком режиме аппарат обеспечивает нужное количество воды для ГВС и в то же время экономит электроэнергию. К сожалению, часто накопительный водонагреватель работает на максимальной мощности из-за того, что в зимнее время из водопровода поступает слишком холодная вода и ТЭН в экономичном режиме не успевает ее прогревать.

Водоразбор происходит через трубку, выведенную в верхнюю зону бака, где вода самая горячая. В то же время подпитка холодной водой предусмотрена в нижнюю часть бойлера, где установлен ТЭН. Для защиты стальных баков от электрохимической коррозии устройство водонагревателя включает в себя магниевый анод. С течением времени он разрушается, а потому требует замены приблизительно 1 раз в 2—3 года.

Как работает электрический бойлер для нагрева воды?

При прохождении тока через проводник обладающий сопротивлением, согласно закону Джоуля – Ленца он нагревается (вот формула определяющая соотношение параметров значений тепловой энергии и электрического тока согласно ему — Q=R*I 2. здесь Q — тепловая энергия, R – сопротивление, I – ток). Располагая проводник в воде, выделяющееся тепло передается ей.

Хотя, надо отметить, на сегодня анонсированы водонагреватели, которые работают по принципу прямой передачи энергии (через микроволновое излучение) молекулам воды, но пройдет время пока они широко распространяться.

Следует отметить, все электрические бойлеры оборудуются системами контроля над температурой, они могут быть собраны как по простейшей схеме с помощью биметаллических выключателей, или быть более сложными вплоть до применения микропроцессоров.

Также почти все нагреватели, а особенно накопительные имеют системы защиты от чрезмерного давления, чаще всего это предохранительные клапана.

Опубликовано 02.06.2020 Обновлено 13.06.2020 Пользователем admin