Устройство водонагревателя: как работает бойлер

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.

Как устроен бойлер для нагрева воды

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 марки «Термекс» 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 выполнять замену анода раз в год. 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.

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

Принцип работы накопительного электрического водонагревателя

Несмотря на кажущуюся простоту водонагревателя накопительного типа, в его конструкции используется множество оригинальных технических решений, позволяющих устройству надежно и эффективно функционировать. Вместе с тем бойлер работает на очень простом физическом законе, согласно с которым слои с разной температурой имеют различную плотность и не смешиваются между собой. Рассмотрим принцип работы накопительного водонагревателя подробнее, чтобы понять, как законы физики помогают повысить комфорт в нашем доме.[contents h3 h4]

Содержание

• Конструкция водонагревателя
  • Кожух и внутренний бак
  • Электрические компоненты
  • Группа безопасности
• Как работает и действует водонагреватель

Конструкция водонагревателя

Чтобы понять принцип действия бойлера, необходимо иметь представление о том, как устроен прибор и как функционируют отдельные его части.

Кожух и внутренний бак

Водонагреватель накопительного типа состоит из пластикового или стального корпуса (кожуха), внутри которого установлен стальной бак для воды. Пространство между кожухом и внутренней емкостью заполнено теплоизоляционным материалом, в качестве которого чаще всего используется вспененный полиуретан. Такая технология позволяет устройству сохранять температуру воды в течение длительного времени.

Сегодня на рынке представлены приборы самого разного размера и формы

Внутренний бак во избежание коррозии покрывают специальным стеклофарфоровым покрытием. Такой защитный слой имеет схожий со сталью температурный коэффициент расширения, поэтому не растрескивается и не отслаивается при перепадах температур внутри емкости. Кроме того, гладкая поверхность бака защищает внутреннюю часть от образования накипи и скапливания грязи.

Некоторые модели водонагревателей оснащаются емкостями из нержавеющей стали либо имеют титановое покрытие. Это позволяет увеличить срок службы устройств, но значительно повышает их стоимость.

Внутри бака установлены патрубки для подачи и отвода воды. Более длинный «горячий» патрубок установлен с учетом расстояния до наиболее прогретого водяного слоя. На «холодной» трубке смонтирован рассекатель, замедляющий струю входящей воды во избежание перемешивания слоев.

Электрические компоненты

Нагрев воды в бойлере осуществляется при помощи трубчатого электронагревателя (ТЭНа). Мощность нагревательного элемента зависит от объема бака и составляет от 1,2 до 6 кВт. В отдельных случаях устанавливаются несколько ТЭНов для повышения производительности водонагревателя при сохранении его экономичности.

ТЭН и анод, смонтированные на фланце

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

Чаще всего на фланце также закрепляется и магниевый анод, защищающий внутренние металлические части от коррозии, а также монтируется термореле и термостат. Эти элементы служат для управления нагревом, а также защищают нагреватель от перегрева.

Водонагреватели премиум-класса кроме основных элементов имеют и электронный блок управления, позволяющий реализовать дополнительные сервисные функции.

Группа безопасности

Для того чтобы давление внутри электрического бойлера не превысило критическое, каждый водонагреватель оснащается предохранительным клапаном. Этот элемент производит сброс давления при его превышении свыше установленного значения. С помощью предохранительного клапана осуществляется и сброс излишков воды, образующихся при расширении жидкости во время ее нагрева.

Один из вариантов исполнения группы безопасности

Эксплуатация водонагревателя без такого клапана запрещена, так как при выходе из строя терморегулятора критическое повышение давления может привести к взрыву.

Часто предохранительный клапан выполняют в одном корпусе с клапаном обратным. Такое решение уменьшает размер устройства, хоть и весьма спорно с точки зрения надежности.

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.

В случае использования в конструкции водонагревателя нескольких ТЭНов, при резком снижении температуры внутри бака вследствие большого водоразбора, в работу включаются все нагреватели. Именно поэтому такие бойлеры обладают повышенной производительностью. Если же температура воды снижается медленно (вследствие естественного остывания), то при достижении порогового значения температуры автоматика включает только один электронагреватель. Такой алгоритм работы существенно снижает время, необходимое для приготовления очередной порции горячей воды, а также способствует более высокой экономичности изделия.

Критическое повышение давления внутри бойлера (как правило, более 6-7 атмосфер), связанное с повышенным давлением в магистральном водопроводе или выходом из строя термостата, вызывает срабатывание предохранительного клапана, жесткость пружины которого рассчитана на номинальную величину. В этом случае произойдет «разгерметизация» трубопровода горячего водоснабжения и часть воды или пара будет удалена в канализацию посредством шланга, установленного на патрубок защитного клапана. При снижении давления до номинального уровня тарелка предохранительного клапана будет прижата к его седлу с помощью рабочей пружины и герметичность «горячей» магистрали будет восстановлена.

Подробное видео о принципах работы накопительного водонагревателя смотрите ниже: