X

Принцип работы бойлера, или как устроены бытовые водонагреватели

Установка бойлера позволяет навсегда решить проблему отсутствия в доме горячей воды.

Установка бойлера позволяет навсегда решить проблему отсутствия в доме горячей воды.

Хотите узнать, как работает бойлер? Давайте выясним, какие бывают виды водонагревателей, как они устроены изнутри и чем различные модели отличаются друг от друга. А заодно разберем, какая конструкция лучше подойдет для холодной воды из скважины, а какая — для домашнего водопровода.

Для чего нужен бойлер

Слово бойлер переводится с английского языка как кипятильник или котел. В обиходе бойлером принято называть любой электрический, паровой или газовый теплообменный прибор, предназначенный для подогрева непитьевой холодной воды.

К установке бытовых водонагревателей прибегают в следующих случаях:

  1. Частный сектор. В частных домах вода для бытовых нужд подогревается на печи или на газовой плите. Чтобы облегчить себе жизнь и летом не топить печку, в любом частном доме можно установить бойлер. Единственное условие — наличие в доме централизованного или автономного водоснабжения;
В частном доме бойлер можно установить в подсобном помещении или в гараже.

В частном доме бойлер можно установить в подсобном помещении или в гараже.

  1. Многоквартирные дома. Централизованные системы ГВС (горячего водоснабжения) во многих небольших городках с некоторых пор вообще перестали существовать. В таких случаях установка электрического бойлера — единственная возможность постоянно иметь в квартире горячую воду;
  2. Нежилой фонд. Домики в дачных кооперативах, летние базы отдыха, а также временное или сезонное жилье относятся к нежилому фонду, поэтому в них не может быть горячего водоснабжения. Чтобы обеспечить себе минимальный комфорт, в таких домах можно установить электрический водонагреватель;
  3. Профилактические работы. Во всех населенных пунктах с централизованным ГВС как минимум один раз в год его работа полностью прекращается на три-четыре недели для плановых профилактических работ. Обычно это происходит в летний период, однако многие люди не готовы целый месяц обходиться без горячей воды, поэтому устанавливают в квартирах электрические бойлеры.
Такую схему можно использовать при частом отключении горячей воды.

Такую схему можно использовать при частом отключении горячей воды.

В некоторых регионах горячая вода подается в сеть по часам, согласно заранее установленному графику. Чтобы в любое время суток иметь запас горячей воды, я советую врезать накопительный бойлер в разрыв внутриквартирной сети ГВС.

Разновидности бытовых водонагревателей

При выборе водонагревателя, многих покупателей интересует всего два технических параметра:

  1. объем накопительного бака;
  2. электрическая потребляемая мощность.
Не стоит надеяться на продавца — его задача продать, а пользоваться вам, причем не один год.

Не стоит надеяться на продавца — его задача продать, а пользоваться вам, причем не один год.

Электрические накопительные водонагреватели

Чаще всего в быту применяются электрические модели водонагревателей. Они могут внешне отличаться между собой, однако внутреннее устройство у них примерно одинаковое:

  1. Наружный корпус обычно изготавливается из листовой стали толщиной 0,6-0,8 мм. Сверху на него наносится декоративно-защитное покрытие из полиэфирной эмали;
  2. Водяной бак расположен внутри наружного корпуса. Для его изготовления используется листовая сталь толщиной 0,8-1,2 мм. Изнутри он покрывается слоем антикоррозионной защиты, которая может быть трех видов:
  • Термоупрочненное эмалевое покрытие — обычно применяется в бюджетных моделях. Считается не очень прочным, потому что эмаль растрескивается, а затем отваливается кусками от резких перепадов температуры;
  • Стеклокерамика или стеклофарфор — обладает большей прочностью за счет того, что наносится при высокой температуре, поэтому прочно спекается с корпусом бака;
  • Титановое напыление — считается наиболее прочным и долговечным, поэтому такое покрытие встречается только на дорогих моделях.
Все просто: больше функций — дороже цена.

Все просто: больше функций — дороже цена.

  1. Теплоизоляция может иметь толщину от 20 до 40 мм. Она выполняется в виде прослойки из вспененного полиуретана, который задувается в пространство между наружным корпусом и водяным баком;
  2. Магниевый анод служит для антикоррозионной защиты. Он устанавливается непосредственно рядом с ТЭНом, и предохраняет стенки бака и нагревательный элемент от электрохимической коррозии:
  • Магний препятствует окислению железа в воде, но при этом сам постепенно разрушается и оседает на дно;
  • Заводская инструкция рекомендует менять защитный анод не реже чем один раз в год, потому что после разрушения магниевого стержня, сразу же начинает ржаветь корпус бака;
Работа водонагревателя с изношенным анодным стержнем быстро приведет к разрушению стенок водяного бака.

Работа водонагревателя с изношенным анодным стержнем быстро приведет к разрушению стенок водяного бака.

  1. ТЭН (трубчатый электронагреватель). Электрический нагреватель всегда располагается в самой нижней части водяного бака. Для его установки применяется два типа креплений:
  • Резьбовое крепление выполнено в виде латунной резьбовой пробки с закрепленным в ней ТЭНом, которая вворачивается в резьбовой патрубок в нижней части водяного бака. Такой тип крепления применяется в устройствах объемом до 50 литров;
  • Фланцевое крепление представляет собой круглый металлический фланец диаметром 90-140 мм, который крепится через резиновую прокладку несколькими болтами к нижней части бака. На фланце, помимо ТЭНа установлен термостат и магниевый анодный стержень.
Для замены электронагревателя или магниевого анода нужно снять с водяного бака нижний фланец.

Для замены электронагревателя или магниевого анода нужно снять с водяного бака нижний фланец.

  1. Термометр может быть механическим или цифровым. Он расположен на лицевой стороне наружного корпуса, и служит для визуального контроля температуры горячей воды;
  2. Термостат предназначен для включения и отключения ТЭНа при достижении заданной температуры воды. Он может иметь ручную или электронную регулировку:
  • Электромеханическая часть термостата находится снаружи водяного бака, а термочувствительный датчик расположен внутри, рядом с нагревательным элементом;
  • Диапазон рабочих температур от +30 °C до +75 °C;
  • Температура аварийного отключения нагревателя +85 °C
  1. Индикаторный светодиод. Он подключается к термостату и сигнализирует о включенном или выключенном состоянии нагревательного элемента;
  2. Водяные патрубки. Для подведения холодной и отбора горячей воды, в корпус водяного бака вварены два металлических патрубка, которые снаружи заканчиваются резьбой для подключения к водопроводу:
  • Подводящий патрубок имеет небольшую длину. Внутри водяного бака он заканчивается на уровне ТЭНа, чтобы подавать холодную воду, непосредственно к нагревательному элементу;
  • Обратный клапан. Чтобы нагретая вода не стекала под давлением обратно в водопроводную систему, на подводящий патрубок устанавливается обратный клапан;
  • Предохранительный клапан встроен внутри обратного клапана. Он нужен для того, чтобы водяной бак не разорвало от повышения давления во время нагревания воды;
  • Водоразборный патрубок для горячей воды проходит в корпусе водяного бака до самого верха. Это позволяет отбирать нагретую воду из верхней части бака.
  1. Монтажный кронштейн. Для крепления бойлера к стене, снаружи на его корпусе в верхней части расположена монтажная пластина с крепежными отверстиями. Заполненный бак с водой имеет большой вес, поэтому я советую использовать для его установки только штатные крепления из комплекта поставки.
Установка горизонтального бойлера позволит сэкономить место в небольшой ванной комнате.

Установка горизонтального бойлера позволит сэкономить место в небольшой ванной комнате.

Накопительные бойлеры производятся в горизонтальном или вертикальном исполнении. Способ установки зависит не только от расположения монтажного кронштейна, но и от его внутреннего устройства.

Принцип действия электрического накопительного водонагревателя напоминает электрочайник. Цикл нагревания воды состоит из нескольких этапов:

  1. Заполнение бака. После монтажа и подключения устройства, нужно открыть входной вентиль и кран разбора горячей воды в смесителе. После заполнения бака холодной водой, горячий кран надо закрыть;
  2. Включение ТЭНа. Температура свежей воды в баке будет очень низкой, поэтому термостат замкнет электрическую цепь, и включит электронагреватель. При этом снаружи загорится сигнальный светодиод;
  3. Нагревание воды. Во время работы ТЭНа жидкость будет постоянно циркулировать: подогретая вода начнет подыматься в верхнюю часть бака, а на ее место к нагревателю будет опускаться холодная вода;
На схеме показано направление циркуляции воды во время работы нагревателя.

На схеме показано направление циркуляции воды во время работы нагревателя.

  1. Отключение ТЭНа. После того как весь объем воды в баке нагреется до заданной температуры, термостат разомкнет электрическую цепь, и отключит электронагреватель. При этом сигнальная лампочка должна погаснуть;
  2. Разбор горячей воды. При открывании горячего крана на смесителе, подогретая вода будет отбираться из верхней части бойлера. В баке понизится давление, поэтому в нижнюю часть из водопровода начнет поступать холодная вода;
  3. Повторный нагрев. Под действием холодной воды, термостат остынет и снова включит электронагреватель. Дальнейшая работа бойлера будет повторяться в цикличном режиме.
Не всегда можно выбрать бойлер, исходя из количества домочадцев – кубатура помещения вносит свои коррективы.

Не всегда можно выбрать бойлер, исходя из количества домочадцев – кубатура помещения вносит свои коррективы.

Преимущества:

  • Массовая доступность. Накопительные водонагреватели производятся в широком ассортименте различных моделей и объемов водяного бака. Их средняя цена может находиться в пределах от 5000 до 30 000 рублей;
  • Простая и быстрая установка. Для монтажа не требуется подключение к системам отопления и газоснабжения, а по времени всю работу можно выполнить за несколько часов;
  • Ремонтопригодность. Замену перегоревшего ТЭНа или изношенного магниевого анода можно выполнить за 1-1,5 часа, даже без демонтажа устройства;
  • Невысокое энергопотребление. Максимальная потребляемая мощность нагревателя — 2,5 кВт. Средняя потребляемая мощность бытовых бойлеров составляет 1,8 кВт, что вполне сопоставимо с мощностью утюга или электрочайника.
Для крепления к стене надо использовать разжимные анкерные болты диаметром не менее 8 мм.

Для крепления к стене надо использовать разжимные анкерные болты диаметром не менее 8 мм.

Недостатки:

  • Большой вес. За счет большого объема воды, накопительные водонагреватели имеют значительный вес, поэтому монтировать их можно только на прочную кирпичную или бетонную стену;
  • Большие габаритные размеры. За счет толстого слоя утеплителя, наружные размеры бойлера значительно больше, чем полезный объем водяного бака;
  • Низкая устойчивость против коррозии. Несмотря на все защитные меры, стенки водяного бака со временем разрушаются от коррозии, поэтому срок службы таких приборов составляет не более 6-9 лет:
  • Образование накипи. Со временем на стенках нагревательного элемента оседает толстый слой накипи. Это приводит к увеличению расхода электроэнергии, а в некоторых случаях — даже к перегоранию ТЭНа;
  • Длительный нагрев. В зависимости от мощности нагревателя и емкости водяного бака, для полного нагревания всего объема воды потребуется от 0,5 до 9 часов.
Для планирования водных процедур данная таблица будет весьма полезной.

Для планирования водных процедур данная таблица будет весьма полезной.

Чтобы продлить срок службы нагревательного элемента, его надо периодически вытаскивать и очищать от накипи. Рыхлые частицы накипи можно счистить ножом, а для размягчения плотных известковых отложений его нужно на 2-3 часа замочить в горячем крепком растворе лимонной кислоты с водой.

Водонагреватели с сухим ТЭНом

Эти приборы имеют точно такое же внутреннее устройство как описано выше, и отличаются только конструкцией нагревательного элемента:

  • В данном случае электронагреватель расположен не в самом водяном баке, а внутри защитной колбы из нержавеющей стали;
  • За счет этого он не имеет прямого контакта с водой, поэтому на его стенках не образуется накипь.
Толстый слой накипи – это наиболее частая причина перегорания ТЭНов.

Толстый слой накипи – это наиболее частая причина перегорания ТЭНов.

Преимущества:

  • Защита от образования накипи и электрохимической коррозии ТЭНа;
  • Экономичность и долговечность. «Сухой» режим работы способствует экономии электричества, и обеспечивает более длительный строк службы электронагревателя;
  • Простой и быстрый ремонт. Перегоревший сухой ТЭН можно быстро заменить, даже не сливая воду из накопительного бака.

Недостатки:

  • Более высокая стоимость. Устройства с сухими ТЭНами стоят значительно дороже;
  • Увеличенное время нагрева воды. Между нагревателем и защитной колбой есть воздушная прослойка, которая обладает незначительным тепловым сопротивлением. Из-за этого время нагревания воды немного увеличивается.
На фото показана защитная колба и сухой нагревательный элемент.

На фото показана защитная колба и сухой нагревательный элемент.

Некоторые модели электрических водонагревателей оборудованы двумя ТЭНами. Они соединяются в цепь параллельно, и могут включаться в работу независимо друг от друга. Это позволяет более гибко регулировать время нагревания и текущий расход электроэнергии.

Накопительные бойлеры с косвенным нагревом

В частных жилых домах с газовым котлом, или в квартирах с автономным отоплением, более целесообразно устанавливать бойлеры косвенного нагрева. Внешне они похожи на электрические, но имеют немного другое устройство и другой принцип нагрева воды:

  • Внутреннее устройство. Вместо электронагревателя, внутри водяного бака устанавливается теплообменная трубка в виде витой спирали. Она изготавливается из меди или ее сплавов с высокой теплопроводностью;
  • Подключение. Входной и выходной патрубки теплообменной трубки подключаются к системе отопления, а вода в баке нагревается за счет принудительной циркуляции теплоносителя по змеевику;
  • Регулировка температуры. Температура горячей воды в баке регулируется путем увеличения или уменьшения температуры или интенсивности циркуляции теплоносителя. Для этого на входных и выходных патрубках устанавливаются термостатные клапаны или шаровые краны;
  • Альтернативные источники энергии. Некоторые модели бойлеров могут иметь два теплообменных змеевика. По одному из них циркулирует теплоноситель из системы отопления, а второй подключается к водогрейному солнечному коллектору. Это позволяет в ясные солнечные дни экономить топливо.
При таком расположении змеевика происходит более быстрое смешивание температурных слоев

При таком расположении змеевика происходит более быстрое смешивание температурных слоев

Преимущества:

  • Высокая производительность. Водонагреватели косвенного нагрева производятся с большим объемом водяного бака, поэтому могут обеспечивать одновременную работу сразу нескольких потребителей горячей воды. Они хорошо подходят для большого частного дома или коттеджа на две семьи;
  • Экономичность. В таких приборах отсутствует электронагреватель, поэтому они совсем не потребляют электричество. При этом расход газа на обогрев воды увеличивается незначительно;
  • Энергоэффективность. Применение систем косвенного нагрева позволяет более рационально использовать тепловую энергию отопительного котла. Использование солнечной тепловой энергии для работы бойлера, позволяет снизить расходы на отопление;
  • Аккумулирующие свойства. Утепленный водяной бак может работать в режиме теплового аккумулятора. В то время когда нет разбора воды (пока жильцы спят или находятся на работе), тепловая энергия накапливается в баке, а затем по мере необходимости, расходуется на хозяйственные нужды.
Схема подключения теплообменного бойлера к бытовым потребителям и генераторам тепловой энергии.

Схема подключения теплообменного бойлера к бытовым потребителям и генераторам тепловой энергии.

Недостатки:

  • Высокая стоимость. Качественный водонагреватель с несколькими теплообменными змеевиками и автоматической регулировкой рабочих параметров — это высокотехнологичное устройство со сложной автоматикой, поэтому он не может стоить дешево;
  • Сложность установки. Для монтажа и подключения подобных устройств нужны сложные инженерные расчеты и участие квалифицированных специалистов. Такие работы требуют частичной или полной переделки системы отопления и ГВС, поэтому их лучше выполнять на стадии строительства или капитального ремонта здания;
  • Низкая температура воды. Для того чтобы нагреть воду в баке до температуры 45-50 °C, рабочая температура теплоносителя должна быть не менее 82 °C. В реальных условиях никто не прогревает котел до такой температуры, поэтому вода на выходе бойлера получается не очень горячей;
  • Большая инерционность. Разница между температурой холодной воды, и температурой теплоносителя составляет около 60 °C. Это очень мало, поэтому для того чтобы нагреть большой объем воды теплообменным способом, требуется достаточно много времени.
В комбинированном бойлере устанавливается и электронагреватель, и теплообменный змеевик.

В комбинированном бойлере устанавливается и электронагреватель, и теплообменный змеевик.

Еще одна разновидность устройств с косвенным нагревом — комбинированные бойлеры. В них наряду с теплообменными трубками в водяном баке установлен электрический нагреватель. Это позволяет частично компенсировать описанные недостатки, и дает возможность получать горячую воду не только в отопительный сезон, но и круглосуточно на протяжении всего года.

Проточные водонагреватели

В проточных водонагревателях нет накопительной емкости для хранения большого объема горячей воды. Они устроены таким образом, что протекающая холодная вода нагревается мгновенно, по мере ее расходования потребителем. В бытовых условиях применяется два вида нагревателей для проточной воды:

  • Газовый. Его часто называют газовой колонкой. В колонке холодная вода протекает внутри медного теплообменника, под которым горит газовая горелка;
  • Электрический. Обычно изготавливается в компактном корпусе с настенным креплением. Холодная вода в нем нагревается при прохождении через мощный электронагреватель.
Газовую колонку можно устанавливать не только на кухне, но и в ванной комнате.

Газовую колонку можно устанавливать не только на кухне, но и в ванной комнате.

Устройство электрического проточного нагревателя:

  1. Внешний корпус. Может быть изготовлен из пластика или металла с наружным декоративно-защитным покрытием;
  2. Теплообменная трубка. Устанавливается внутри корпуса. Для увеличения полезной поверхности теплообмена может иметь форму спирали, змеевика или двойной петли;
  3. Нагревательный элемент. Может быть расположен либо в отдельном металлическом стакане, либо по всей длине внутри теплообменной трубки;
  4. Датчик протока — это реле давления, которое реагирует на открытие и закрытие водоразборного крана на смесителе;
  5. Электромагнитный пускатель. Мощный электронагреватель потребляет большой ток, поэтому он управляется магнитным пускателем;
  6. Термостат с выключателем. Предназначен для включения и отключения прибора, а также для регулировки температуры горячей воды, в зависимости от силы напора;
  7. Тепловой предохранитель. Предназначен для аварийного отключения устройства при нагревании горячей воды до температуры более 65 °C.
По центру фотографии расположен теплообменный стакан из латуни, а к входному патрубку подключен датчик протока воды.

По центру фотографии расположен теплообменный стакан из латуни, а к входному патрубку подключен датчик протока воды.

Несмотря на более простое устройство, принцип работы проточного водонагревателя немного сложнее, чем накопительного бойлера:

  1. Подготовка к работе. После подключения к водопроводу и электрической сети, на регуляторе термостата нужно установить желаемую температуру горячей воды;
  2. Включение. После открытия водоразборного крана, в теплообменной трубке резко снижается давление воды. В результате этого срабатывает датчик протока, и подает питание на нагревательный элемент;
  3. Нагрев воды. За время прохождения воды по теплообменной трубке, она успевает нагреваться до заданной температуры. В зависимости от скорости напора, температура нагревания регулируется встроенным термостатом;
  4. Выключение прибора. При закрывании горячего крана смесителя, давление воды в теплообменной трубке резко увеличивается, в результате чего датчик протока отключает питание нагревательного элемента;
  5. Аварийное отключение. Электропитание проточного нагревателя автоматически отключается, или вообще не включается в следующих случаях:
  • В системе водоснабжения недостаточное давление, или полностью отсутствует напор воды;
  • Температура горячей воды на выходе устройства превышает 65°C;
  • Короткое замыкание или пробой на корпус в системе электропитания.
Производитель делает упор на безопасности и надежности, забывая сообщить о повышенном расходе электроэнергии данного устройства

Производитель делает упор на безопасности и надежности, забывая сообщить о повышенном расходе электроэнергии данного устройства

Преимущества:

  • Компактное исполнение. Все водонагреватели проточного типа отличаются небольшим весом и компактными габаритными размерами;
  • Быстрый нагрев. Вода в проточном теплообменнике разогревается мгновенно, поэтому такое устройство готово к работе сразу же после включения;
  • Простота установки. Монтаж и подключение проточного нагревателя сможет выполнить любой домашний мастер своими руками за пару часов. Для этого понадобится только отвертка и бытовой набор сантехнических инструментов;
  • Коррозионная устойчивость. Все внутренние детали изготовлены из цветных металлов, поэтому они не вступают в реакцию и не разрушаются под воздействием воды.
Некоторые модели проточных нагревателей имеют настолько малые размеры, что могут устанавливаться прямо на кран.

Некоторые модели проточных нагревателей имеют настолько малые размеры, что могут устанавливаться прямо на кран.

Недостатки:

  • Немаленькая стоимость — объясняется высокой точностью и сложностью изготовления прецизионных деталей: датчика протока, нагревательного элемента и термостата;
  • Высокое энергопотребление. Для того чтобы за короткое время нагреть до высокой температуры весь объем протекающей воды, нагревательный элемент должен иметь очень высокую потребляемую мощность (от 3 до 30 кВт).
  • Подключение электропитания. Учитывая указанную мощность, для подключения таких устройств нужно прокладывать отдельный силовой кабель с соответствующим сечением проводников.
Предложенную схему можно использовать для подключения к электросети водонагревателей любого типа.

Предложенную схему можно использовать для подключения к электросети водонагревателей любого типа.

В технических параметрах указана мгновенная потребляемая мощность, поэтому в некоторых случаях проточный водонагреватель может оказаться более экономичным, чем накопительный бойлер. Например, если вы каждый день расходуете небольшой объем воды в течение коротких промежутков времени.

Заключение

Теперь вы легко разберетесь, как работает любой из всех существующих видов бытовых водонагревателей. Также рекомендую просмотреть видео в этой статье, а все ваши вопросы предлагаю обсудить внизу в комментариях.

загрузка...


Поделиться
Советуем прочитать
Установка газовой колонки: 3 подсказки человеку, который не желает зависеть от представителей коммунальных организаций Нагреватель воды: изучаем 4 разновидности приборов для горячего водоснабжения Подключение полотенцесушителя к системе отопления: 2 встречающихся варианта


Подписывайся на наши новости Вконтакте!




Please leave this field empty.

Задайте вопрос эксперту

Обязательно приложите ФОТОГРАФИЮ проблемы! Чем яснее проблема - тем проще ответить эксперту









Удалить

Удалить

Удалить

Удалить

Добавить файл

Ответ эксперта придет вам на почту. Обычно время ответа от 30 минут до 2 суток

Top