принцип работы бойлера для нагрева воды электрического в частном доме
Как работает электрический бойлер для нагрева воды
Не так давно централизованное отопление являлось исключительным благом, приходящим в каждый дом. Со временем практика пользования коммунальными ресурсами показала некоторые недостатки существующей системы обеспечения. Это плановые выключения, недоступность за городом и не всегда приемлемые тарифы. Ориентируясь на принцип работы водонагревателя накопительного электрического, можно выбрать бесперебойный источник горячей воды, доступной в любое время при наличии подключения к холодному водоснабжению. В зависимости от предпочтений пользователей и условий места эксплуатации современные производители предлагает различные модели.
Основные разновидности водонагревателей
В классификации бытовой техники используется вид энергии как основной критерий группировки. В практике обустройства частных и многоквартирных хозяйств хорошо зарекомендовали себя газовые, электрические модели накопительного и проточного нагревов, а также бойлеры косвенного нагрева.
Электричество как основной источник энергии подходит под типовое устройство водонагревателя. К тому же подключение к сетям является первоочередным. Котлы на электричестве практичны и бесшумны, характеризуются высоким КПД. В отличие от газовых моделей, не требуют оборудования вытяжки. Основным принципом работы водонагревателей является преобразование электрической энергии в тепловую через ТЭНы.
К сведению! Недостатки приборов — зависимость от подключения и высокие тарифы на коммунальные услуги.
В газовых котлах подогрев воды во внутренних баках происходит за счет энергии, выделяемой при горении газа. Современные производители климатического оборудования делают упор именно на этих моделях. Они безопасны, экономичны, имеют привлекательный дизайн и высокий КПД. Примерно один раз в год требуют сервисного обслуживания (проверки разводки подключения, чистки конфорок).
По способу нагрева воды различают два вида: накопительные и проточные системы. Первый тип оборудования работает в режиме ожидания, постоянно поддерживая заданную пользователем температуру. При выборе модели рассматривают объем бака и материал, из которого он изготовлен, вертикальное или горизонтальное исполнение корпуса, а также способ управления. Учитывая устройство бойлера для нагрева воды, проточные системы являются более экономичными. В газовых колонках расход энергии происходит только в рабочем режиме.
Бойлеры косвенного нагрева были задуманы как пассивный элемент системы горячего водоснабжения.
Обратите внимание! Принцип работы устройства заключался в отборе тепла от змеевика, работающего от системы отопления. Учитывая то, что централизованное снабжение работает не круглый год, косвенный нагрев подходит не всем.
Устройство электрического водонагревателя
Накопительные системы представляют собой взаимосвязанные компоненты, обеспечивающие потребителя подогретой водой. Комплектация техники следующая:
Устройство бойлера обеспечивает горячую воду только после полного нагрева бака. Принципиальная схема работы оборудования строится на принципе разделения жидкостей, имеющих различные показатели температуры. Для отвода подготовленной воды используется специальный патрубок (клапан) снабжения.
Обратите внимание! В зависимости от того, где будет использоваться нагреватель, подбирают необходимый объем бака в литрах. Для дачи будет достаточно емкости до 15 дм³, а для частного дома лучше приобрести нагреватель большим объемом.
Принцип работы электрического накопительного водонагревателя
Оборудование этого типа функционирует по особому принципу. Внутри накопительного нагревателя происходит перемешивание воды. По законам физики более подогретая жидкость устремляется вверх резервуара. Внизу накапливается холодная или менее нагретая вода, это зона нагрева, где работает нагревательный элемент. Пассивный сдвиг жидкости обеспечивает периодическую активацию оборудования, то есть подогрев до готовности.
К сведению! Прибор имеет постоянное подключение к сети. Нагрузка на нагревательное оборудование контролируется через термостатные контакты. Их задача состоит в размыкании цепи при достижении водой необходимой степени нагрева.
Для блокировки инверсии (рециркуляции) в системе оборудования работает обратный клапан. Именно он не дает подогретой воде двигаться в другом направлении. На выпускной магистрали (на потребителя) работает водораспределительная арматура. После раздачи патрубком внутри системы бойлера снижается давление. Реакцией на это является открытие наливного клапана для заполнения бака холодной водой из водопровода.
Обратите внимание! Решающее значение для КПД электроводонагревателя обеспечивает рассекатель. Он контролирует процесс перемешивания воды за счет ограничения скорости.
Принцип работы электрического проточного водонагревателя
Проточные нагреватели имеют простую конструкцию. Почти для всех моделей применяется единая концепция, при которой жидкость проходит через корпус теплового оборудования, получая тепло от ТЭНов. В момент, когда пользователь открывает кран, запускается специальное реле давления, за ним срабатывает нагреватель. Его задача — быстро подогреть воду до заданной температуры.
В конструкции есть прерыватель, функция которого состоит в принудительном отключении питания. Это происходит при перепадах давления в системе или превышении степени нагрева воды. Дополнительный предохранитель — стабилизатор. Его задача — обеспечить нормализацию давления при достижении критических значений.
Конструктивные особенности
Главной составляющей электрических водогрейных приборов остается ТЭН. Сплав этой детали обеспечивает отдачу тепла при прохождении через него электрического тока. Спирали изолируются для упреждения коррозии, для чего помещаются в специальный пластиковый блок. При разогреве нагревательного элемента генерируемое тепло забирается проходящей через него холодной водой.
Конструкция активного блока исключает остаточное тепловыделение. Это происходит из-за небольшого объема проходящей жидкости и массы самого устройства. Образования накипи на спиралях не происходит, что значительно продлевает срок службы изделий.
Обратите внимание! Если посмотреть водонагреватель в разрезе после долгих лет использования, можно заметить лишь небольшой налет на поверхности спиралей.
В проточных установках закрытой модификации спирали ТЭНов заключаются в медные или латунные модули. Такое строение обеспечивает безопасность в противопожарном отношении.
Рассматривая, как работает бойлер, следует различать тип управления. Гидравлическое манипулирование происходит вручную, через шесть ступеней мощности. Более точное управление действиями техники электронное. Такая система работает автономно, под заданную пользователем температуру контролируется степень нагрева воды в бойлере. Такой принцип лучше гидравлики, поскольку все процессы контролируются электроникой вне зависимости от напора.
Основные правила эксплуатации электрических водонагревателей
Вне зависимости от того, как работает накопительный электрический водонагреватель, пользователям надлежит следовать рекомендациям по эксплуатации.
Они устанавливаются производителями:
Советы и рекомендации по выбору водонагревателей
Приобретение бытовой техники всегда сопряжено с подбором под бюджет и необходимые параметры для снабжения объекта.
Обратите внимание! Практика использования водонагревателей обозначила четкие критерии, согласно которым покупка будет радовать пользователей экономичностью и исполнением своих функций, а не просто состоять на учете.
Для начала покупателям важно понять, за счет чего будет нагреваться вода. В этом отношении выигрывает газовая техника, так как тарифы на газ ниже. Правда, если в районе потребителя отсутствует подключение к магистрали голубого топлива, лучше всего ориентироваться на электрические модели. Кроме того, такая техника проще в монтаже на место эксплуатации.
Далее нужно определиться с типом водонагревателя. По статистике более популярны накопительные агрегаты. Да, они не могут быстро подогреть и выдать горячую воду. Но при условии выбора достаточного объема бака можно спокойно пользоваться запасом бойлера. Хватит на целую семью. Если по условиям места использования не подходит громоздкая техника, лучше взять проточный агрегат. Они экономичные и компактные, но не обеспечивают максимальный разогрев рабочей среды.
Количество ТЭНов и производительность важны при большом потреблении горячей воды в доме. Модели с двумя спиралями более эффективны, к тому же позволяют иметь резервный источник обеспечения при выходе одного из строя. Мощные (свыше) 15 кВт приборы могут покрыть потребности в горячей воде на нескольких объектах: на кухне, в ванной, бане и других помещениях.
Обратите внимание! Практичность и управление — об этих параметрах лучше всего узнать заранее. В магазинах об этом могут умолчать или слишком приукрасить свойства товара.
Материал бака можно узнать из паспорта изделия, лучше всего нержавеющая сталь, а не пластик. Тем, кто испытывает сложности, можно обратить внимание на модели надежных производителей.
Устройство и принцип работы бойлера
В нынешнее время автономное горячее водоснабжение в квартирах и частных домах становится все более популярным. Централизованное ГВС стало дорогим и неэкономичным, оттого оно постепенно уходит в прошлое. На смену ему приходят водонагреватели различных конструкций, самые распространенные из них – аппараты накопительного типа. В данной статье мы как раз и рассмотрим устройство и принцип работы бойлера для нагрева воды.
Виды накопительных водонагревателей
На данный момент существует несколько разновидностей агрегатов для автономного горячего водоснабжения. Все они созданы с одной целью, но достигают ее по-разному, то бишь, с использованием различных энергоносителей. Домовладелец имеет возможность выбрать тот, что оптимально подходит ему по всем параметрам.
Итак, на современном рынке предлагаются нагревательные бойлеры следующих видов:
Примечание. В прямом переводе с английского слово «бойлер» означает «котел». Это значит, что к ним относятся не только накопительные, но и всяческие проточные водонагреватели. Не принимать их во внимание будет некорректным по отношению к пользователям.
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:
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.
Бойлеры косвенного нагрева
Эти аппараты не производят тепловую энергию самостоятельно, хотя некоторые модели имеют встроенный ТЭН для поддержания температуры воды в разных ситуациях. В обычном режиме бойлер готовит воду для ГВС, подогревая ее змеевиком с протекающим по нему теплоносителем. Ниже на схеме показано устройство бойлера косвенного нагрева:
В утепленный бак большой емкости (бывает до 1000 л) встроен змеевик с подведенным к нему теплоносителем от котла. Как и в электрическом бойлере, подача холодной воды осуществляется в нижнюю часть емкости, отбор горячей – из верхней части. Агрегат способен обеспечить значительный расход горячей воды, а потому применяется в частных домах с большим числом потребителей.
Обычный обмен теплом между средами с разной температурой – это и есть принцип работы бойлера косвенного нагрева. Но чтобы получить воду из крана с температурой 55 ºС, котел должен нагревать теплоноситель минимум до 80 ºС, это один из недостатков данного водонагревателя. Второй недостаток – длительное время загрузки бака большой емкости, так что в случае интенсивного водоразбора проживающим в доме людям надо приспособиться пользоваться ГВС по определенному графику.
Как и электрические бойлеры, водонагреватели косвенного нагрева оснащены магниевым анодом для защиты стального бака от коррозии. Боле сложные и дорогие модели оборудованы двумя змеевиками, через один протекает теплоноситель от котла, а второй можно присоединить к альтернативному источнику тепловой энергии. Им может служить другой котел либо солнечный коллектор. Для поддержания температуры в разных ситуациях в верхнюю зону емкости встраивается ТЭН с термостатом.
Агрегаты косвенного нагрева производятся в настенном и напольном исполнении, могут работать с любыми источниками тепловой энергии. Производители котельного оборудования часто предлагают их в связке с двухконтурными котлами. В этом случае теплогенератор поддерживает температуру отопления и загружает бойлер, поочередно переключаясь между этими двумя системами.
Газовые накопительные водонагреватели
Эти аппараты конструктивно и внешне напоминают электрические бойлеры. Все тот же подвешиваемый на стену бак, покрытый слоем утеплителя, только внизу установлена газовая горелка, а вверху имеется патрубок дымохода. Газовый бойлер работает по такому же принципу, только источником тепла служит горелка, нагревающая емкость с водой. Устройство водонагревателя показано на схеме:
Как видно на рисунке, нагрев осуществляется не только от горелки, но и путем отбора тепла продуктов горения. Это достигается за счет стального газохода с рассекателями, проходящего вертикально сквозь емкость и обменивающегося теплом с водой. Работой горелки управляет электронный блок, чья задача – потушить или разжечь ее при достижении установленной температуры либо ее понижении. Как водится, для защиты корпуса конструкция бойлера предусматривает магниевый анод.
Данный тип водонагревателей не слишком популярен из-за сложностей при оформлении и подключении газоиспользующих установок. Кроме того, для эксплуатации газового бойлера понадобится полноценный дымоход, выполнить это требование не всегда возможно или слишком дорого.
Достоинство накопительных водонагревателей состоит в том, что они сходу могут выдать большой расход воды для ГВС, но в течение ограниченного промежутка времени. После этого им требуется перерыв для приготовления очередной порции воды.
О проточных нагревателях воды
В отличие от накопительных бойлеров принцип работы проточного водонагревателя состоит в том, чтобы не заблаговременно, а быстро прогревать проточную воду по мере необходимости.
Источниками тепла служат те же электрические ТЭНы и газовые горелки, только включаются они после того, как в доме открывается кран горячей воды. К таким нагревателям относятся:
Примечание. Иногда для обеспечения ГВС частного дома применяется пластинчатый бойлер, представляющий собой водоводяной теплообменник. Как и бойлер косвенного нагрева, он передает энергию теплоносителя воде, только делает это в проточном режиме.
Конструкция газовой колонки довольно сложна, а потому заслуживает отдельной темы. Электрический же водонагреватель прост: в нем проточную воду греет мощный ТЭН. Обладая таким достоинством, как небольшие размеры, аппарат имеет слишком высокую потребляемую мощность и оттого сфера его применения ограничена. Устройство проточного электрического бойлера показана на рисунке:
Преимущество проточных водогрейных аппаратов состоит в том, что нагретую воду они могут подавать без подготовки и в течение неограниченного времени. Зато имеет пределы ее расход, что важно при большом количестве потребителей.
Заключение
Если распределить все перечисленные приборы по популярности, то первое место уверенно займут электрические бойлеры, причины этому понятны. На втором месте находятся газовые колонки, третье остается за бойлерами косвенного нагрева.
Как работает бойлер
Понимая принцип работы бойлеров разных видов, можно значительно облегчить себе задачу по выбору подходящего водонагревателя. В зависимости от типа это оборудование имеет значительные отличия в конструкции и способах нагрева воды, которые определяют его оптимальное применение. Например, модели, работающие на недорогом газовом топливе, подходят только для газифицированных домов. Электрические используются повсеместно, но требуют больших расходов на энергоресурсы. Бойлеры косвенного нагрева нуждаются в наличии отопительного котла или альтернативного источника энергии.
Из этой статьи вы узнаете, чем еще различаются бойлеры и какие особенности их работы нужно учитывать при выборе водонагревателя.
Принцип работы накопительных водонагревателей
Бойлер состоит из резервуара для воды, слоя теплоизолятора и внешнего декоративного корпуса. Внутри резервуара установлены нагреватели (один или два), датчики, регистрирующие разные параметры, и система управления, отвечающая за нагрев и поддержание заданной температуры.
Вода в накопительном водонагревателе всегда горячая, так как работает бойлер практически непрерывно. Принцип действия всех моделей похож:
На подводящем патрубке в целях безопасности смонтирован предохранительный клапан, отводящий излишки воды в канализацию при превышении давления в резервуаре. Например, в случае непредвиденного закипания бойлера. Также на входе холодной воды устанавливают обратный клапан, предупреждающий слив жидкости обратно в водопровод при отсутствии в нем давления.
Дополнительные компоненты
В устройстве накопительного водонагревателя также может присутствовать:
Остальные конструктивные особенности водонагревателя зависят от того, какой нагреватель установлен в резервуаре — газовая горелка, электрический ТЭН или змеевик с циркулирующим теплоносителем.
Газовые накопительные бойлеры
В газовых бойлерах вода нагревается за счет выделения тепла при сжигании газа в горелке, находящейся в камере сгорания внизу корпуса. Выделяющееся тепло направляется в жаровую трубу, проходящую по всей высоте накопительного бака. Поэтому нагрев осуществляется не только от горелки. Основной теплообмен происходит через стенки газохода, по которому отводятся продукты сгорания.
Работает бойлер по общему принципу — газовая горелка включается и отключается при срабатывании термостата, получающего сигнал от температурного датчика. Поджигает топливо пьезоэлемент или электроподжиг. Такое оборудование относится к пожароопасным. Поэтому в конструкции предусмотрены средства защиты — автоматический контроль пламени на запальнике и тяги в жаровой трубе. При их отсутствии термопара срабатывает и перекрывает подачу газа в топку.
Различаются водонагреватели по типу камеры сгорания и способу розжига горелки.
Открытая камера сгорания
Эти модели имеют атмосферную горелку, получающую воздух непосредственно из помещения. Отработанные газы отводятся через дымоход благодаря естественной тяге. Поэтому в комнате, где работает такой бойлер для нагрева воды, должно быть окно с открывающейся форточкой или приточно-вытяжная вентиляция.
Закрытая камера сгорания
В закрытой камере сгорания создается принудительная тяга с помощью вентилятора установленного в коаксиальный дымоход (это две, вставленные друг в друга трубы). С его помощью одновременно удаляются продукты сгорания и нагнетается воздух для горелки, что позволяет не устраивать дополнительную вентиляцию. Эти устройства безопаснее в эксплуатации и не требуют наличия полноценного дымохода, но не работают без электричества в отличие от энергонезависимых водонагревателей с атмосферной горелкой.
Способы розжига горелки
Большинство моделей бойлеров эконом класса оснащаются пьезоэлементом, который поджигает газ при нажатии на специальную кнопку. Выполняется эта операция вручную, поэтому многие потребители сегодня выбирают усовершенствованный вариант розжига — электроподжиг, запускающийся автоматически при поступлении холодной воды в бак. Такие бойлеры для нагрева воды работают без участия человека.
Электрические бойлеры
В электробойлерах вода нагревается с помощью одного или двух электроТЭНов, количество которых зависит от объема накопительного бака. Нагреватели устанавливаются в нижней части резервуара на фланцевое соединение. Холодная вода подается снизу. На подающем патрубке устанавливается рассекатель, предупреждающий смешивание поступающих потоков с содержимым резервуара. Как следствие, холодная вода равномерно распределяется по нижней части бака и быстро прогревается при включении прибора.
За работу ТЭНа отвечает термостат, контролирующий параметры температурного режима и не допускающий чрезмерного нагрева жидкости. Допустимая температура воды в электроводонагревателях составляет 85°C. Если по какой-либо причине термостат сломается или произойдет другая внештатная ситуация, при достижении критического значения сработает защита ТЭНа — он автоматически отключится.
Типы электроТЭНов
Для нагрева воды в бойлере используются два вида электронагревателей:
Водонагреватель с «сухим» нагревателем удобнее и долговечнее в эксплуатации. Небольшие размеры такого ТЭНа позволяют устанавливать в одном приборе сразу два элемента, что значительно ускоряет нагрев воды.
Бойлеры косвенного нагрева
Этот вид водонагревателя имеет внутреннее устройство, отличающееся от выше рассмотренных приборов, так как работает бойлер для нагрева воды такого типа по другому принципу. В стандартном исполнении прибор не имеет собственного нагревателя и не вырабатывает тепло самостоятельно. Энергия для подогрева воды поступает извне – от автономного котла отопления или альтернативного источника энергии. Для этого внутри бака установлен теплообменный змеевик с циркулирующим теплоносителем. Такие модели энергонезависимы эксплуатируются только в холодное время, когда работает отопительная система.
Производители компенсируют этот недостаток, дополнительно комплектуя водонагреватель электрическим ТЭНом. В этом случае пользоваться прибором можно в любое время года, экономя энергоресурсы.
К недостаткам такого водонагревателя относят крупногабаритные размеры и низкую скорость подогрева воды в режиме косвенного нагрева. В электрорежиме бойлер работает аналогично электрическим моделям.
Как работает бойлер косвенного нагрева
Теплоноситель, за циркуляцию которого отвечает насос котла, поступает в верхнюю часть змеевика и, пройдя через теплообменник, возвращается в отопительное оборудование через нижний патрубок. Это обеспечивает оптимальный прогрев содержимого резервуара. При отсутствии в контуре отопления насоса его придется установить отдельно, на подводящей линии перед водонагревателем. Посмотрите подробное видео, как подключить такой бойлер
Типы теплообменника
Чаще всего в накопительный бак устанавливают змеевик из стали или латуни, по которому циркулирует теплоноситель. От количества и размера шага витков зависит скорость нагрева воды — чем их больше, тем эффективнее работает бойлер и быстрее достигается заданная температура.
Второй вариант теплообменника представляет собой конструкцию из двух емкостей разного диаметра, вставленных друг в друга. В меньший бак закачивается холодная вода, нагревающаяся от теплоносителя, циркулирующего в промежутке между стенками резервуаров. В таких бойлерах вода нагревается за считанные минуты благодаря большей площади теплообмена.
Некоторые модели косвенных бойлеров оснащаются системой рециркуляции, позволяющей получить горячую воду в любой удаленной точке дома, не дожидаясь слива холодной. В этом случае потоки нагретой жидкости постоянно двигаются по трубам благодаря работе двух насосов, установленных в контуре.
Системы с рециркуляцией оборудуется расширительным бачком объемом в ⅕ от емкости накопительного резервуара для компенсации увеличения объема жидкости при нагреве. Устанавливают его на «холодной» стороне. Рядом с бачком монтируют воздухоотводчик, предохранительный и обратный клапан.
Советы по выбору водонагревателей
Сегодня производители предлагают несколько разновидностей накопительных водонагревателей, различающихся по конструкции и устройству. Выбирать устройство нужно с учетом требований потребителей ГСВ и под конкретные условия эксплуатации. Не каждая модель универсальна и подходит для любого дома. Поэтому перед покупкой выясните у консультантов магазина, как работает бойлер для нагрева воды этого типа.
При выборе модели обратите внимание на следующие моменты:
Компании «Мособлгаз» рекомендует продукцию от таких брендов, как Bosch, Ariston, Electrolux, Viessmann, Thermona, Gorenje и т.д. Наши инженеры давно работают с этим оборудованием и уверены в его качестве. Мы не только продаем, но и занимаемся установкой, обслуживанием и ремонтом бойлеров различных типов, поэтому точно знаем, какие приборы надежны и имеют наименьший процент отказов. При сомнениях в выборе оборудования обращайтесь к консультантам «Мособлгаза», наши специалисты помогут подобрать подходящий вариант.