Автономное горячее водоснабжение частного дома и квартиры - один из самых актуальных бытовых вопросов современности. В зависимости от принципа работы водонагревателя они подразделяются на несколько типов. Среди них электрические агрегаты накопительного типа, аппараты косвенного нагрева, газовые модели, проточные варианты. Наиболее популярной модификацией считается накопительный бойлер. Рассмотрим его устройство, особенности функционирования, а также существующие аналоги и отзывы потребителей.
Устройство
Чтобы понять принцип работы водонагревателя, изучим его устройство. Оно довольно простое и понятное. При этом они считаются экономичными и надежными агрегатами. Функционал бойлера основывается на двух основных элементах: баке и нагревательном элементе (ТЭНе).
Особое внимание при производстве рассматриваемых приспособлений для нагрева воды уделяется внутреннему покрытию. Материалом изготовления баков преимущественно служит специальная стабилизированная сталь. Она отличается прочностью и устойчивостью к коррозии. Внутренняя часть резервуаров покрывается стеклофарфором, который отличается широким рядом преимуществ и относится к группе элементов с максимальной химической нейтральностью. Это обусловлено особой кристаллической структурой материала. В баках с такой конструкцией вода даже после длительной эксплуатации остается чистой и прозрачной.
Принцип работы накопительного водонагревателя
Во внутренней части бойлера имеются специальные трубки, которые отвечают за поступление холодной и отбор горячей воды. Жидкость в резервуар подается снизу. Затем она равномерно распределяется по всему объему при помощи предусмотренного струйного рассекателя. Такая конструкция обуславливает постепенное вытеснение нагретой воды в верхнюю часть, откуда происходит ее забор.
Принцип работы водонагревателя близок к функционированию термоса с подогревом, при этом слои жидкости разной температуры не смешиваются, что позволяет получить однородно нагретую воду. В работе бойлера также участвуют следующие элементы, размещенные на стальном фланце:
- нагревательный элемент из нихромового сплава в виде спирали с медным корпусом;
- (термостат);
- анод из снижающий воздействие коррозии на внутреннее покрытие резервуара.
Фланец является съемным, фиксируется на корпусе индивидуально.
Безопасность
Основные моменты принципа работы водонагревателя связаны с его безопасностью, поскольку он агрегируется с электрической сетью. За этот аспект отвечает двойной термостат. Он позволяет плавно корректировать температурные показатели, а также выполняет защитную функцию, отключая прибор при наличии критического перегрева. Если температура в баке доходит до предела, срабатывает защитный прибор, который деактивирует ТЭНы моментально. В нормальном режиме, при снижении температуры воды на 2-3 градуса, встроенные элементы нагревают жидкость до заданного показателя. Еще одним защитным элементом является обратный клапан, предотвращающий создание избыточного давления в резервуаре.
Агрегаты косвенного нагрева
Данные нагревательные аппараты не предназначены для производства автономной тепловой энергии. Некоторые модификации могут оснащаться встроенным ТЭНом, отвечающим за поддержание определенной температуры жидкости. В штатном режиме агрегат подогревает воду при помощи змеевика, оснащенного внутренним жидким теплоносителем. Ниже приведены схема и принцип работы бойлера косвенного нагрева.
В утепленный цилиндрический резервуар большого объема встроен змеевик, к которому подведен теплоноситель от котла. Подача холодной воды производится, как и в электрическом варианте, снизу, поступление горячей жидкости - сверху. Как правило, такой водонагреватель применяется в домах с большим количеством потребителей, поскольку способен предоставить горячую воду в существенном объеме.
Особенности нагревателей косвенного типа
Принцип работы водонагревателя косвенного типа заключается в обмене между отсеками с разными температурами. Стоит учитывать, что для получения воды из крана 50 градусов температура теплоносителя должна быть не менее 75°. Это является определенным недостатком бойлера. Еще один минус - на полную загрузку большого резервуара требуется длительное время, что не очень удобно при интенсивном расходовании горячей воды.
Нагреватели косвенного действия в конструкции имеют магниевый анод, а более сложные и дорогие модификации оснащены парой змеевиков, один из которых можно использовать по стандартной схеме, а второй подсоединить к резервному источнику. Это может быть солнечный коллектор, дополнительный ТЭН или второй котел.
Устройство и принцип работы типа позволяют производить их в настенном и напольном виде, агрегировать с любыми источниками энергии. Часто данные агрегаты идут вместе с двухконтурными котлами. Это позволяет при помощи теплового генератора поддерживать заданную температуру, переключаясь между системами при необходимости загрузки бака.
Газовые модели
Данные приборы внешне и по конструкции напоминают электрические накопительные аналоги. В систему входит металлический бак с утеплителем, подвешиваемый на стену. Вместо ТЭНов нагрев производится от горелки, установленной в нижней части, а вверху предусмотрен вывод дымохода. Принцип работы накопительного водонагревателя заключается в нагреве воды после разжигания горелки. Остальной процесс идентичен тому, который происходит в электрическом образце.
Дополнительный нагрев жидкости происходит посредством отбора тепла от элементов горения. Способствуют этому рассекатели в стальном газоходе, которые проходят сквозь резервуар и отдают тепло воде. За работу горелки отвечает электронный блок, регулирующий пламя в зависимости от требуемой температуры. Для защиты внутренней части корпуса предусмотрен магниевый анод. Подобные агрегаты не пользуются большим спросом, поскольку требуют оформления специального разрешения у соответствующих служб и оборудования отдельного дымохода.
Проточные модификации
Устройство и принцип работы бойлера для нагрева воды проточного типа кардинально отличаются от накопительных моделей. Агрегат предназначен для быстрого прогрева проточной воды по мере надобности.
Имеется два источника питания для такого оборудования. К первому варианту относятся газовые горелки, включение которых происходит синхронно с открытием крана подачи воды. Второй тип - электрические типа. В качестве рабочих элементов используются ТЭНы, активирующиеся также с включением крана.
Стоит отметить, что газовая колонка имеет сложную конструкцию и требует при подключении участия опытного специалиста. В электрическом аналоге нагревается при помощи мощного ТЭНа, который передает тепловую энергию воде. Он потребляет довольно много энергии, вследствие чего имеет ограниченную сферу применения. Преимущество такого агрегата - компактные габариты и простота монтажа.
Существует пластинчатый бойлер по типу водяного теплообменника. Для подачи горячего водоснабжения он действует по принципу бойлера с косвенным нагревом, только передает тепло жидкости в проточном режиме.
Критерии выбора
Выбирая ту или иную модификацию, обращайте внимание на внутреннее покрытие бака. Сделано оно может быть из нержавейки, титана или стеклофарфора. Стоит отметить, что несмотря на низкую цену и прочие преимущества последнего материала, он имеет ряд недостатков, а именно:
- малый срок гарантийного обслуживания (менее трех лет);
- подверженность деформациям и образованиям трещин из-за температурных перепадов.
Бойлеры, внутреннее покрытие которых сделано из стали или титана, имеют гарантию от 7 до 10 лет.
Кроме того, следует учитывать средний показатель расхода горячей воды, подбирая модель соответствующей мощности и объема.
Чтобы правильно подобрать технику для своего дома или квартиры, нужно понимать устройство водонагревателя, а также разобраться в принципе работы. В статье мы подробно ответим на главные вопросы: из чего состоит бойлер, как он нагревает воду, как выбрать подходящий объем бака.
Накопительные модели призваны греть воду и поддерживать заданную температуру как можно дольше. Для этого предусмотрен бак с двойными стенками. Между ними находится слой теплоизоляции, чаще всего из полиуретана. Чем он плотнее, тем меньше энергии затрачивается для нагрева.
У большинства моделей внешний бак выполняется из металла, а внутренняя колба может быть из титана, меди, стеклофарфора.
Остальные составляющие:
- ТЭН. В некоторых моделях размещают два нагревателя. Это удобно, поскольку можно экономить электроэнергию, отключая один из них. Если ТЭН сломается, то второй продолжит работу.
- Магниевый анод. Устанавливается для защиты нагревателя от накипи и коррозии. Магний предупреждает окисление железа, поэтому со временем постепенно оседает на дно. Также он притягивает накипь, поэтому ТЭН остается чистым. Рекомендуется . Как только деталь разрушается, начинает ржаветь бак.
- Патрубок для подачи холодной воды.
- Трубка горячей воды располагается так, что забор происходит из верхней части бака.
- Предохранительный клапан. Регулирует давление внутри бака.
- Термометр. Его показания видны на внешней части корпуса. С его помощью можно регулировать температуру.
- Термостат. Служит для измерения нагрева воды. Как только отметка достигает заданных значений, он подает сигнал для отключения нагревателя. Внешняя часть находится снаружи (термореле) и позволяет включать и отключать нагрев.
- Индикатор имеет связь с термостатом. Когда он загорается, это значит, что нагрев включен, тухнет - выключен.
- Защитная крышка закрывает ТЭН от контакта с пользователем.
- Специальные кронштейны позволяют крепить бойлер к стене.
Самые популярные марки: «Аристон» и «Термекс». Конструкции приборов практически не различаются.
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.
Слишком высокие температуры способствуют выделению солей на ТЭНе и стенках бака.
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.
Централизованное горячее водоснабжение в России требует обязательных ежегодных профилактических работ. Единственный способ сохранить горячую воду в период отключения - установка водонагревателя. Многие квартиры и загородные дома не обеспечены подачей горячей воды.
Для их владельцев наличие устройства для нагрева воды является обязательным. Информация о типах нагревателей и разновидностях устройства бойлеров поможет выбрать оптимальную модель.
Показать всё
Разновидности водонагревателей
Все устройства нагрева воды можно разделить на две группы: проточные и накопительные. Проточные разновидности позволяют только временно решить проблему горячего водоснабжения. Использование их сопряжено с сокращением потребления воды.
Принцип действия основан на скоростном нагреве жидкости, проходящей через нагревательный элемент. С помощью таких моделей не удастся нагреть воду выше шестидесяти градусов. Потребление электроэнергии чрезвычайно высокое.
Накопительные водонагреватели не имеют подобных недостатков, но требуют наличия свободного места, достаточного для размещения крупногабаритной емкости.
Они удобны в эксплуатации и позволяют пользоваться горячей водой с максимальным комфортом. В быту накопительный водонагреватель часто называют бойлером.
Устройство накопительных электрических водонагревателей
Бойлер косвенного нагрева устройство, принцип работы и схемы подключения
Преимущества и недостатки бойлеров
Именно накопительные водонагреватели используют при отсутствии централизованной системы подачи горячей воды. Пользоваться ими настолько удобно, что нередко их устанавливают даже для кратковременной эксплуатации в периоды отключения горячего водоснабжения. Этому способствует значительное количество преимуществ:
Разумеется, как и любые другие устройства, бойлеры для нагрева воды имеют свои недостатки. Однако к особенностям эксплуатации таких приборов легко привыкнуть. Среди минусов можно выделить следующие:
Способы нагрева
Метод нагрева выбирается в зависимости от наличия определенного топлива и условий эксплуатации. Важную роль играет и удобство эксплуатации устройства. По источнику нагрева бойлеры делятся на четыре группы:
Теоретически возможно применение жидкого топлива. Однако ввиду сложности конструкции этот метод не используется в серийно производимых агрегатах.
Как работают водонагреватели накопительные электрические
Особенности конструкций
Принципиальная схема бойлера довольно проста. В зависимости от источника нагрева и дополнительных функций в составе устройства могут присутствовать те или иные элементы. Однако любая модель имеет три основные составляющие:
Устройство бойлеров для нагрева воды любых конструкций предполагает автоматический контроль температуры. Современные модели позволяют произвольно задавать желаемую температуру с высокой точностью.
Механизм работы
Имеет смысл рассмотреть отдельно принцип работы электрического бойлера и газового водонагревателя. Механизм нагрева имеет общие черты, но тип энергоносителя влияет на некоторые особенности. Газовые агрегаты работают по следующей схеме:
Электрические бойлеры работают по схожему алгоритму. Вместо подачи газа используется подключение ТЭНа к электрической сети. Регистрация температуры жидкости в баке осуществляется при помощи термопары. В случае снижения температуры на установленную величину автоматически включается подача электроэнергии к нагревателю. При хорошей теплоизоляции бака вода может долго сохранять температуру, что обеспечивает существенную экономию.
Объем бака
Важный параметр конструкции бойлера - объем бака для воды. Бытовые модели имеют емкость от 5 до 150 литров. Загородный дом позволяет без затруднений использовать довольно габаритные устройства. В ванных комнатах многоквартирных домов площадь часто ограничена. Поэтому выбору оптимального объема бака следует уделить особое внимание.
Обычно средние и компактные модели бойлеров вполне способны удовлетворить большинство потребностей в личной гигиене, стирке и уборке дома. Выбор объема бака на основе визуального осмотра не обладает достаточной точностью. Современные дизайнерские решения дали возможность выглядеть компактно даже бакам существенной вместимости.
Для правильного выбора модели стоит произвести расчет расхода воды и учесть индивидуальные особенности ее потребления. Упростить эту задачу поможет следующий алгоритм:
Не следует забывать и о мощности нагрева. Если потребность в горячей воде велика, а площадь помещения не позволяет использовать бак большого объема, имеет смысл приобретать водонагреватель увеличенной мощности. Это позволит в максимально короткий срок провести нагрев холодной воды до требуемой температуры.
Техника безопасности
Водонагреватель любой конструкции требует тщательного соблюдения правил пожарной и электрической безопасности. Газовые модели представляют повышенную опасность вследствие возможного взрыва в результате утечки бытового газа. Для предотвращения опасных ситуаций следует неукоснительно соблюдать рекомендации по подключению и обслуживанию агрегата.
Эксплуатация в условиях повышенной влажности и непосредственный контакт с водой - основные факторы риска при использовании электрических моделей. Бойлер устроен так, что большинство аварийных ситуаций предотвращается защитными системами. Однако действия автоматики не отменяют необходимость соблюдения элементарных требований электробезопасности.
Все современные модели электрических бойлеров снабжены устройством защитного отключения. Эти узлы не просто предотвращают короткое замыкание, а прекращают подачу напряжения на агрегат в случае утечки тока на корпус прибора. Подобная система обеспечивает наилучшую защиту от поражения электрическим током.
Заземление является обязательным условием эксплуатации электрического водонагревателя. Водопроводная вода - хороший проводник электричества, а человек непосредственно контактирует с водой, поступающей из включенного в сеть устройства. Риск поражения электрическим током при неправильном подключении агрегата чрезвычайно велик.
Бойлер любой конструкции может стать отличной заменой централизованному горячему водоснабжению. Наиболее популярны газовые и электрические модели. Использование природного газа экономически выгодно в газифицированных домах.
Эксплуатация электрических водонагревателей отличается максимальным удобством. Современные агрегаты характеризуются привлекательным внешним видом, удобным контролем температуры нагрева, эффективностью работы и наличием всех необходимых систем безопасности.
В летнее время, когда начинаются плановые отключения горячей воды, от многих проблем может спасти электрический или газовый водонагреватель, обеспечив человеку дополнительные удобства. Чтобы подобрать оптимальный вариант, для начала необходимо ознакомиться с разновидностями такого оборудования, узнать устройство бойлера и понять, как он действует.
Перед покупкой бойлера требуется узнать, какие они бывают
Краткая историческая справка
В 1760 году швейцарец Соссюр придумал солнечный водный обогреватель. Он взял две емкости с водой и поместил их в сосновую изолированную коробку, сверху закрытую стеклом. Солнечный свет, преодолевая стекло, попадал на черную подкладку коробки, которая при поглощении солнца превращала его в тепло, в результате чего вода нагревалась. Но это был только опыт. В 1891 году в США выпустили первый солнечный водонагреватель для продажи.
В 1868 году английским художником Моэном изобретен первый домашний водонагреватель , работающий на твердом топливе. Изобретение было названо гейзером в честь горячего источника в Исландии. Прибор нагревал протекающую через трубы воду горячими газами от горелки, которая располагалась внизу, и вода стекала в ванну или подставленный сосуд. Изобретение осталось без будущего, так как не имело дымохода и представляло опасность для человека.
В этом видео вы узнаете схему подключения бойлера к водопроводу:
Серии опытов по изобретению водонагревателя были предприняты в Европе и США. В конце XIX века американцы уже продавали свои первые газовые водонагреватели, а позднее норвежский инженер Эдвин Руд, эмигрировав в США, создал газовый накопительный водонагреватель, который и сейчас активно используется в Америке. В 1905 году одна из европейских компаний выпустила первый в мире газовый водонагреватель, изобретателем которого был немецкий инженер Йоханн Вайплант.
С тех пор газовые колонки почти не изменились, однако усовершенствовалась их система безопасности. В 1987 году в Берлине в продажу поступил первый электрический водонагреватель с электронным управлением.
Упоминания о накопительных электрических нагревателях появлялись еще в 30-х годах. Но только в середине 90-х годов французской компанией Atlantic была разработана и усовершенствована система сухого тэна.
В России в 40-х годах начался выпуск газовых проточных водонагревателей. В 90-е годы из-за рубежа стали завозить электрические, которые и в настоящее время пользуются популярностью.
Устройство электрических приборов
В квартирах и частных домах чаще всего применяются . Этому есть несколько объяснений. Во-первых, невысокая цена, не нужны никакие разрешения, а во-вторых, приборы являются надежными, если установлены по всем правилам техники безопасности. Конструкция их простая и сосредоточена на двух главных элементах - баке и нагревательном приборе.
Основной частью любого водонагревателя является бак. Принцип действия бойлера можно сравнить с термосом. Баки изготавливаются из самой устойчивой к коррозиям стабилизированной стали, изнутри покрываются стеклофарфором, который из-за своей химической нейтральности и особой кристаллической структуры обладает многими полезными свойствами. Именно благодаря такому покрытию вода даже при интенсивной работе системы остается чистой.
Внутри прибора находятся трубки, которые отвечают за подачу и забор воды. Вода, поступая снизу, распределяется по баку с помощью рассекателя струи по принципу несмешивания разных слоев жидкости. Нагретая вода идет вверх, где происходит ее забор. Во фланце, который является съемным, собраны следующие элементы:
- ТЭН - нагреватель, состоящий из нихромовой спирали;
- термостат по контролю за температурами;
- магниевый анод , уменьшающий коррозию.
Данные котлы чаще применяются в жизни
При покупке нужно учитывать, из чего состоит внутреннее покрытие резервуара: это должны быть нержавеющая сталь, титан и стеклофарфор. Гарантийный срок таких изделий будет 7-10 лет. Принцип работы водонагревателя связан с его типом. Имеется три типа таких агрегатов: накопительный, проточный и наливной. Особенность работы накопительного варианта состоит в постепенном нагревании воды до нужной температуры после установки программы. После нагревания прибор автоматически отключается, а после остывания - включается. Суть проточного водонагревателя заключается в запуске ТЭНов после открытия холодной воды.
Косвенные водонагреватели
Эти приборы в обычном режиме не производят горячую воду, а подают ее из парового котла. Внешне такой нагреватель похож на бочку. Сейчас стали выпускать и прямоугольные модели, которые обычно изготавливаются в одном стиле с котлом и ставятся под ним для экономии места в котельной. Внутренняя поверхность бойлера выполнена из стали или пластика, а емкость для нагрева воды изготовляется из теплоизолирующего материала.
В середине находится латунный или стальной теплообменник, по которому идет теплоноситель в форме змеевика. Холодная вода подается в низ бака, горячая - сверху. При желании получить воду с температурой 55 градусов теплоноситель должен нагреться до 80 градусов - это один из минусов бойлера. Второй состоит в том, что очень долго загружается бак. Если в семье более трёх человек, то кому-то придется ждать.
Как и электрические, косвенные водонагреватели имеют магниевую защиту от коррозии. Есть усложненные модели, оборудованные двумя змеевиками: тогда второй можно присоединить к другому котлу и вода будет греться быстрее. При покупке нужно правильно рассчитать объем воды на семью, чтобы выбрать размер бака. На одного человека необходимо около 100 литров воды.
Преимущества косвенного нагревателя:
- Не перегружается электропроводка во время отопительного сезона, так как бойлер работает от центрального отопления и электричество ему не нужно.
- Бойлер не взаимодействует с проточной водой, поэтому безопасная и долгая жизнь ему обеспечена.
- Благодаря циркуляции горячая вода поступает сразу при открытии крана.
- Косвенный водонагреватель в любой момент можно переключить на другой источник тепла или применить сразу несколько.
Имеются и негативные стороны работы этой системы. Главной из них является то, что для переоборудования потребуются серьёзные финансовые затраты. К другим недостаткам косвенных нагревателей относятся:
- Высокая цена, по сравнению с электрическими и газовыми водонагревателями.
- В начале подключения вода греется до двух часов, а это негативно сказывается на отопительной системе дома.
- Для бойлера с большим объемом необходимо специальное помещение.
Первая ошибка, с которой сталкиваются покупатели, - это неправильное место бойлера. Он должен устанавливаться как можно ближе к котлу или выходу центрального отопления. Вторая ошибка заключается в том, что неправильно подключается подача холодной воды: оптимально теплоноситель входит в нагреватель сверху и выходит снизу.
Не забываем выбрать правильно место для бойлера Газовые накопительные системы
Такие приборы по своей конструкции напоминают электрические. Единственное, что их отличает, - это установленная внизу газовая горелка, в то время как дымоход находится вверху. Принцип работы бойлера такой же, но источником тепла здесь является горелка, которая нагревает водяной бачок.
Состоит из следующих элементов:
- корпус из стали;
- термоизоляция;
- вытяжка;
- теплообменник;
- датчик по расходу топлива;
- горелка;
- защитная система;
- блок управления.
Схема работы бойлера следующая: вода под давлением, которое создает сам пользователь, течет в бак и нагревается. Как видно на рисунке, вода становится горячей не только от горелки, но и от тепла продуктов горения. Это происходит с помощью стального газохода, который проходит сквозь бачок и делится своим теплом с водой. Горелка управляется при помощи электронного блока, задача которого - поджечь ее или затушить при достижении определенной температуры.
Корпус защищен магниевым анодом. К сожалению, при всей простоте использования этот вид водонагревателей особой популярностью не пользуется из-за некоторых сложностей оформления и подключения газовых установок. Есть еще один минус - чтобы пользоваться газовым бойлером, нужно приобрести хороший кондиционер, а это доступно не каждому.
