Принцип работы электрического накопительного водонагревателя

Принцип работы накопительного водонагревателя основан на косвенном¹ нагреве водопроводной воды заполняющей бак, горячей технической водой, через трубный теплообменный аппарат, расположенный в нижней части бака.

Принцип работы накопительного водонагревателя основан на косвенном¹ нагреве водопроводной воды заполняющей бак, горячей технической водой, через трубный теплообменный аппарат, расположенный в нижней части бака.

Внутренний объём водонагревателя всё время заполнен водопроводной водой и находится под давлением. С включением источника тепла в спиралевидный теплообменник поступает горячий теплоноситель, который охлаждаясь, нагревает воду заполняющую бак.

Нагреваясь в нижней части бака, более лёгкая горячая вода поднимается в верх и создаёт эффект циркуляции внутри водонагревателя. Эффект естественной циркуляции обеспечивает равномерный нагрев всей воды в баке, но заданной температуры вода достигнет лишь через какое-то время, когда нагреется весь объём.

Если необходим быстрый нагрев, пусть и незначительного объёма воды до заданной температуры — применяют накопительные водонагреватели с устройством послойного нагрева. В таких баках отсутствует эффект естественной циркуляции, а в процессе нагрева, граница между слоем горячей и холодной воды опускается от верхней части бака к нижней. При этом практически сразу после включения источника тепла, в верхней части бака появится горячая вода пригодная к применению.

С началом водоразбора водонагреватель не опустошается, а холодная вода из водопроводной сети попадая в нижнюю часть бака вытесняет горячую воду через патрубок в верхней части накопителя. Из-за разности плотностей, интенсивного перемешивания между накопленной горячей и поступающей холодной водой в водонагревателе не происходит.

Управление нагревом, как правило, возлагают на электронный регулятор, который по сигналу датчика температуры встроенного в бак отключает источник тепла и циркуляционный насос в его контуре. Подробнее о схемах управления нагревом см. схемы подключения водонагревателя.

Источником тепла для накопительного водонагревателя, может служить солнечный коллектор, тепловой насос, тепловая сеть, твердотопливный, газовый или электрический котёл.

¹Косвенный нагрев — передача тепла через теплообменный аппарат от технической воды к водопроводной.

Различаются нагреватели накопительные по типу монтажа. Вертикальные бойлеры занимают много места, из-за чего их ставят в просторном помещении. Для маленькой комнаты больше подходит горизонтальный водонагреватель. Последний вариант неудобен в плане пользования. У горизонтального бойлера происходит быстрое смешивание горячего и холодного слоя воды. В итоге при открывании крана идет кипяток, а примерно через минуту начинает течь более прохладная вода.

Устройство и принцип работы электрического бойлера

Электрические водонагреватели считаются самыми востребованными у жильцов квартир и частных домов. Популярность обусловлена простотой монтажа и эксплуатации. На схеме в разрезе показано устройство накопительного водонагревателя. Давайте рассмотрим, как выглядит электрический бойлер изнутри:

Зная, как устроен бойлер, можно разобраться с его работой. Холодная вода поступает внутрь бака бойлера через патрубок. Датчик посылает сигнал блоку управления, который с помощью термостата подает напряжение на ТЭН. Вода нагревается до заданной температуры. Датчик подает новый сигнал, и термостат прерывает подачу напряжения. После забора горячей воды цикл повторяется.

Разновидности ТЭНов

По принципу действия ТЭНы одинаковы. Нагревательным элементом выступает спираль. А вот по исполнению ТЭНы отличаются и делятся на два вида:

Мокрый ТЭН состоит из спирали, герметично запаянной внутри медной трубки. В качестве наполнителя используют кварцевый песок. Он играет роль изолятора и предотвращает прикасание спирали к внутренним стенкам медной трубки. Достоинство мокрого ТЭНа в низкой стоимости. Недостаток – большой размер и низкий показатель электробезопасности. При повреждении медной трубки или прикосновения к ней спирали возникает пробой. В результате человек, пользующийся горячей водой, получает удар током.

Накопительный водонагреватель с сухим ТЭНом стоит дороже, но он безопаснее и отличается длительным сроком эксплуатации. Компактные размеры позволяют вмонтировать в бойлер два нагревателя. Самым надежным считается сухой ТЭН, наборной корпус которого сделан из стеатита.

Устройство защиты от коррозии;

Вначале рассмотрим преимущества накопительных водонагревателей:

Возможность выбора газовых или электрических моделей;

Низкие расходы на эксплуатацию при выборе газового бойлера;

Наличие постоянного запаса нагретой воды;

Обеспечение горячей водой нескольких точек водозабора;

Длительное поддержание температуры жидкости за счет эффективной термоизоляции;

Наличие выбора разных форм и конструкций.

К минусам накопительных бойлеров относят большие габариты, а также время ожидания нагрева воды до заданной температуры при интенсивном расходовании.

Все вышесказанное относится к устройству электрического бойлера. Газовые модели схожи с ними, но имеют некоторые конструктивные отличия. Главное отличие состоит в том, что в них вместо ТЭНа находится газовая горелка, есть газоход, газовый блок и другие необходимые элементы для работы на газу. Также имеется регулирующая автоматика и контролирующие механизмы – все это необходимо для бесперебойной работы этого вида бойлеров.

Материалы для теплоизоляции, бак и его покрытие

• Изоляция. В отличие от проточных водонагревателей, в качестве термоизоляции здесь обычно используют пенополиуретан. Этот искусственный материал позволяет равномерно изолировать всю конструкцию, исключая образование мостиков холода. К тому же он спокойно выдерживает воздействие высоких температур и не подвержен разрушению на протяжении многих лет, надежно защищая бак и сохраняя тепло длительное время. В некоторых случаях тепло может сохраняться более 2-х суток.

Бак. Что касается материалов бака, то он обычно делается из различных металлов. Наиболее популярны модели из нержавеющей стали – это более дорогие, но и надежные конструкции. Другой вид – эмалированные баки, которые считаются более безопасными с точки зрения экологии, но, как показывает опыт, менее практичны.

Нагревательный элемент устройства смонтирован на съемном фланце. Такая конструкция предоставляет возможность не только быстро отремонтировать прибор в случае поломки, но и производить профилактические мероприятия.

Как работает и действует водонагреватель

Как уже говорилось ранее, принцип действия бойлеров накопительного типа основан на перемещении более горячего водяного слоя вверх, в то время как холодная вода имеет более высокую плотность и занимает нижнюю часть бака.

Во время первичного включения водонагревателя ТЭН подогревает жидкость до температуры, при которой контакты термостата размыкают электрическую цепь. Инверсии нагретой воды в подающую магистраль препятствует обратный клапан, поток жидкости через который возможен только в одну сторону.

Составные части накопительного водонагревателя

При открывании расходного крана на мойке или в ванной верхний слой горячей воды начинает поступать к потребителям через «горячий» патрубок. Соответственно давление внутри бака начинает падать, поэтому холодная вода из водопровода устремляется внутрь емкости.

Смешиванию нагретой жидкости холодным водяным потоком препятствует установленный на входном патрубке рассекатель, распределяющий струю с одновременным снижением ее скорости. Таким образом, холодная вода распределяется в нижней части прибора, именно там, где установлен ТЭН. При снижении температуры контакты терморегулятора замыкаются, и нагреватель вновь подключается к электрической сети. Именно так работает электрический бойлер в штатном режиме.

Подробное видео о принципах работы накопительного водонагревателя смотрите ниже:

При установке накопительного электрического водонагревателя важно придерживаться всех требований производителя. Только в таком случае можно рассчитывать на эффективную, надежную, а главное, безопасную работу прибора.

Данные модели выглядят как емкость, в которой происходит нагревание воды при помощи электрических тэнов в течение определенного времени.

Накопительный водонагреватель – мощный и надежный

Данные модели выглядят как емкость, в которой происходит нагревание воды при помощи электрических тэнов в течение определенного времени.

Принцип работы водонагревателя этого типа включает в себя постепенное нагревание воды до необходимой температуры после установления режима. После нагрева устройство автоматически отключается (этому способствует специальный контактор), а после остывания или расхода воды – автоматически включается.

Как правило, мощность тэнов в подобных изделиях составляет не более 2 киловатт.

• Высокая стоимость техники.
• Сложная установка и подключение.
• Установка дымохода.

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.

• 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.

• Высокая стоимость техники.
• Сложная установка и подключение.
• Установка дымохода.

Строение бака такое же, как у электрического бойлера, а внутренне наполнение:

• Газовая горелка.
• Дымоход.
• Отверстие для забора холодной воды.
• Труба, по которой отбирается горячая вода.

Схема работы идентична электрической технике, разница лишь в способах нагрева. Несмотря на высокую стоимость подключения, газовый прибор оправдывает себя низкой себестоимостью подогрева воды.

Объем бака

Важно правильно подобрать технику в соответствии с расходом вашей семьи. Если объем бака слишком большой, это приводит к неудобству при установке, не в каждом помещении его получится разместить. Чтобы не ошибиться, нужно рассчитать затраты:

• Кухня. Для мойки посуды потребуется 6-18 литров.
• Ванна. Набирая полную ванну, нужно учитывать, что горячая вода смешивается с холодной. Поэтому 60-120 литров.
• Душ — 15-25 литров.
• Раковина — 5-10 литров.

Если исходить из количества человек:

• Один — 50-80 литров.
• Два-три — 80-100 литров.
• Четыре — 150-200 литров.

Придерживаясь наших рекомендаций и понимая принцип работы техники, вы сможете выбрать оптимальный вариант для жилища. Монтаж лучше доверить специалисту.

Вода нагревается не через теплообменник, а в баке. Существуют модели объемом от 5 до 1000 литров. «Малолитражки» (до 150 л) представлены как в напольном, так и в навесном исполнении, а «тяжеловесы» только для установки на пол.

Проточные электрические

Высокое потребление энергии — главный недостаток. Можно, конечно приобрести «слабенькую» модель, по мощности сравнимую с электрочайником, но той струйки, которая будет вытекать, не хватит даже для мытья посуды, не говоря уже о том, чтобы вымыться самому. Если увеличить напор, то маломощный прибор не успеет прогреть воду и окажется просто бесполезным. Комфортную температуру и достаточный напор струи способен обеспечить водонагреватель, потребляющий не менее 5 кВт.

Поскольку электрические водонагреватели распространены больше, мы рассмотрим их более подробно.

Как устроен водонагреватель?

Итак, как мы уже сказали, принцип работы накопительного водонагревателя состоит в том, что вода сначала разогревается, а в дальнейшем подогревается устройством. В отличие от накопительного, принцип работы проточного водонагревателя основан по прогревании воды по мере ее прохождения через прибор – это происходит быстрее, но вода на выходе имеет гораздо более низкую температуру.

Устройство накопительного водонагревателя таково:

• Емкость для воды (водный бак), размер которого может быть разным
• Внешний бак (наружный корпус) и система теплоизоляции
• Нагревательный элемент (ТЭН) и магниевый анод, либо дымоходные трубы и горелка, если речь идет о газовом накопительном водонагревателе
• Трубка для подачи холодной воды и трубка для забора горячей воды

Правильная эксплуатация водонагревателя

Поскольку электрические водонагреватели распространены больше, мы рассмотрим их более подробно.

При использовании воды из накопительного водонагревателя следует учесть следующее:

Производители, согласно принципу действия и функциям водонагревателя, особое внимание уделяют встроенным системам безопасности. Однако лично соблюдать элементарные правила обращения с установкой также необходимо:

Устройство электрических водонагревателей

Большинство современных накопительных водонагревателей создаются по типу обычного термоса. Емкость изготовлена из стабилизированной стали, а её внутренняя поверхность – из стеклофарфора или титана. Каждый из этих материалов обладает полезной способностью удерживать тепло в баке длительный период времени, оставляя воду чистой. Принцип действия накопительного водонагревателя несложен, в его стандартную схему входят:

Как работает накопительный бойлер и водонагреватель, понять просто. Задается необходимый температурный режим, после достижения которого нагрев прекращается. В момент расходования воды или её остывания отключаются установленные ТЭНы.

Производители часто пишут только общие особенности работы современных водонагревателей, забывая предложить покупателю более точную маркированную схему. Подсоединение бойлера накопительного типа при помощи квалифицированного специалиста обходится в среднем не меньше, чем в 30 % от стоимости обогревателя.

Если решено устанавливать накопительный нагреватель самостоятельно, предлагаем следующие рекомендации, которые оградят от серьезных ошибок и помогут в скором монтаже:

Производители, согласно принципу действия и функциям водонагревателя, особое внимание уделяют встроенным системам безопасности. Однако лично соблюдать элементарные правила обращения с установкой также необходимо:

Следуйте этим несложным рекомендациям. Помните, качественный водонагреватель накопительного типа работает по принципу любой другой техники: если обращаться с ней бережно и аккуратно, всё будет функционировать превосходно.

По типу энергоносителя водонагреватели делятся на:

Газовые проточные водонагреватели

Схема проточного газового водонагревателя.

Газовые колонки работают по тому же принципу, что и электрические водонагреватели, основной их характеристикой является мощность, чем она выше, тем выше производительность водонагревателя.

Газовые колонки бывают с электро-, пьезорозжигом и HydroPower. Колонки с пьезорозжигом запускаются вручную, для этого надо нажать кнопку. Колонки с электророзжигом запускаются автоматически, после того как открывают кран с горячей водой.

Если газовая колонка HydroPower, то ток для розжига вырабатывает турбина, а она приводится в действие потоком воды, поэтому электричество или батарейку подключать не надо. Газовые накопительные водонагреватели менее распространены, это связано со сложностью их установки.