Устройство водонагревателя, особенности и правила монтажа

Не знаете, из чего состоит электрический бойлер и как устроен проточный нагреватель для воды? Я расскажу вам о технических моментах просто и доступно. Мы изучим принцип работы этих приборов, преимущества и особенности подключения каждого из них.

Накопительный и проточный водонагреватели. Чтобы узнать, как они устроены, нужно заглянуть внутрь.

Конструкция и элементы

Бойлер и проточник используют разные подходы с горячему водоснабжению:

• Конструкция бойлера (накопительного нагревателя) подразумевает приготовление запаса горячей воды и ее хранение в теплоизолированной емкости;
• Устройство проточного электрического водонагревателя предполагает нагрев воды непосредственно при ее расходе. Нагреватель может устанавливаться в разрыв водопровода и работать при давлении водопровода (In-Line приборы), но чаще монтируется после водоразборного крана или смесителя. Нагрев включается при давлении в емкости с теплообменником в 0,3 атмосферы и выше.

Проточные нагреватели подключены после водоразборного крана и работают с минимальным избыточным давлением.

Из каких элементов состоят водонагреватели?

Бойлер

Бак: емкость объемом 80-300 литров. Внутренняя колба изготовлена из нержавеющей стали или из черной стали с антикоррозионным защитным покрытием. Внешняя колба — эмалированная черная сталь или (реже) нержавейка. Между колбами — слой теплоизолирующей бак пенополиуретановой пены толщиной около 50 мм.

Бойлер в разрезе. Внешняя и внутренняя колбы корпуса разделены слоем пенополиуретановой теплоизоляции.

Бак может быть вертикальным и горизонтальным:

Изображение	Вид и особенности
	Горизонтальный: предназначен для монтажа под потолком. Удобен для компактного помещения, поскольку не занимает его полезный объем на уровне человеческого роста.
	Вертикальный: монтируется на высоте 1,2 — 1,8 метра, что упрощает обслуживание; предназначен для монтажа в помещениях достаточно большой площади.

Защитное покрытие внутренней колбы:

Изображение	Вид и характеристики покрытия
	Стеклокерамика: средний ценовой диапазон. Обеспечивает надежную долгосрочную защиту от ржавчины. Чувствительна к перепадам температуры, поэтому терморегулятор бойлера нежелательно выставлять на температуру выше +60 градусов.
	Эмаль: бюджетный сектор рынка. Срок службы редко превышает 5-8 лет.

Нагревательный элемент: один или несколько трубчатых электрических нагревателей (ТЭНов). ТЭН может быть сухим или мокрым.

Изображение	Вид и описание
	Сухой ТЭН: нагреватель помещен в герметичную со стороны бака колбу, исключающую его контакт с водой. Схема исключает образование накипи на поверхности ТЭНа, снижающей теплоотдачу, и увеличивает его ресурс. Для замены вышедшего из строя нагревательного элемента не нужно сливать воду из бака.
	Мокрый ТЭН: нагревательный элемент контактирует с водой. Форма ТЭНов — своя у каждого производителя, что затрудняет поиск запчастей. Поверхность трубчатого нагревателя быстро покрывается накипью и часто поражается коррозией.

Анод: сводит на нет электрохимическую коррозию бака. При появлении в электролите (а водопроводная вода — типичный электролит) разности потенциалов между двумя металлами с разной химической активностью более активный из них начинает терять ионы. Магниевый анод становится донором заряженных частиц и тем самым защищает от их потери стальные стенки бойлера.

Анод нуждается в замене каждые 2-4 года. У бойлеров с мокрым ТЭНом он монтируется на общей площадке с нагревателями, у бойлеров с сухим ТЭНом — отдельно.

На фото — пораженные электрохимической коррозией аноды и новый анод для замены одного из них.

Патрубки для подключения: как правило, латунные, с размером резьб 1/2 дюйма. Патрубок для отбора холодной воды из водопровода открывается в нижней части бака, для подачи нагретой воды в водопровод ГВС — в верхней. По мере расхода горячая вода вытесняется холодной вверх.

Терморегулятор: в недорогих нагревателях накопительного типа представляет собой электромеханический биметаллический термостат. Биметаллическая (спаянная или сваренная из двух разнородных металлов пластина) благодаря разному коэффициенту удлинения металлов при нагреве размыкает или замыкает контакт при заданной температуре. Для регулировки служит примитивный винтовой механизм.

Биметаллический терморегулятор. Изгиб спаянной из двух металлов пластины размыкает и замыкает цепь питания ТЭНа.

У старших моделей используется цифровой термостат с термопарой — двумя разнородными металлическими проводниками, между которыми при нагреве возникает разность потенциалов. Такой термостат обычно снабжается электронным индикатором для отображения текущей и заданной температур.

Бойлер с термопарой, цифровым термостатом и электронным индикатором температуры.

Проточный нагреватель

Как устроены электрические проточные нагреватели?

Гораздо проще накопительного электрического водонагревателя. В корпусе прибора находятся:

• Емкость с ТЭНами. Она имеет форму цилиндра или трубки, изготавливается из латуни или пластика. Предназначена, как легко догадаться, непосредственно для нагрева воды;
• Ступенчатый регулятор мощности. Представляет собой несколько клавишных или кнопочных выключателей. Каждый из них отвечает за подачу питания на свой ТЭН;
• Датчики и реле безопасности, исключающие перегрев ТЭНов и их выход из строя. В In-Line приборах используются датчик потока и датчик перегрева: первый исключает нагрев воды в отсутствие водоразбора, второй — закипание воды при избыточной мощности прибора и недостаточном расходе воды.

В проточниках, подключаемых после крана или смесителя, обе функции совмещены в одном датчике давления: стоит прикрыть кран перед входным патрубком, и нагрев прекратится.

Проточный нагреватель Atmor Basic со снятой лицевой панелью. В его конструкции всего три элемента: бак с ТЭНами, двухклавишный выключатель и реле давления.

Плюсы и минусы

Бойлер

Преимущества:

• Низкая нагрузка на проводку. При мощности 1-3 кВт водонагревательное устройство может подключаться к обычной розетке. Скромное энергопотребление особенно важно там, где действуют ограничения по выделенной на дом мощности — в сельской местности и в большинстве садовых товариществ;

Во многих садовых товариществах лимит мощности на дом не превышает 2,5-3 киловатт.

• Стабильная температура воды на выходе. Она задается терморегулятором на баке и не зависит от температуры ХВС на входе. Поток воды становится холоднее только после того, как израсходована большая часть объема бака бойлера;

Справка: температура холодной воды меняется в зависимости от сезона на 15-20 градусов. Летом для теплых регионов страны типичны 20-25 °С, зимой — 5-8 °С.

Недостатки:

• Значительные размеры бака. Они могут стать проблемой при монтаже бойлера в компактном помещении;
• Большой вес с заполненным баком, подразумевающий монтаж только на капитальную стену;

Большой вес бойлера делает его чувствительным к прочности крепежа.

Бойлеры объемом свыше 150 литров выпускаются в напольном исполнении.

• Сравнительно высокая цена (от 5-7 тысяч рублей за бак объемом 50 литров);
• Потери тепла через теплоизоляцию бака. Чтобы поддерживать температуру горячей воды в нем, потери приходится компенсировать: даже в отсутствие расхода воды бойлер периодически включает нагрев. Теплопотери прямо пропорциональны объему бака и температуре воды в нем.

Проточный нагреватель

Преимущества:

• Дешевизна. Прибор мощностью 3,5 кВт можно купить за 2 тысячи рублей, 5 кВт — за 2,5 тысячи;

Atmor Lotus 5. Розничная стоимость в интернет-магазине «220 вольт» на февраль 2017 года — 1949 рублей.

• Компактность. Проточный водонагреватель можно установить над ванной или под кухонной мойкой;
• Экономичность. Электроэнергия расходуется прибором только при расходе воды через его теплообменник. При простое энергопотребление нулевое.

Недостатки:

• Ограниченная точность регулировки температуры на выходе. Она грубо регулируется ступенчатым переключателем мощности (для проточника Atmor Basic 3,5 кВт доступна мощность 1,5, 2 и 3,5 кВт) и подстраивается изменением напора воды: чем он больше, тем ниже температура;

Ступенчатый регулятор мощности допускает лишь очень грубую настройку температуры воды.

• Падение температуры воды на выходе вслед за охлаждением магистрали холодного водоснабжения. Приведу вполне реальный пример: при расходе 2 литра в минуту пресловутый Atmor Basic 3,5 в санузле моей мансарды нагревает воду на 20 градусов.
  Летом холодная вода поступает в дом с температурой +25 градусов, зимой — +10 °С. Дальше — несложная арифметика: летом на выходе прибора можно получить +45 °С, зимой — не больше 30 °С;
• Жесткие требования к проводке, прямо вытекающие из большой потребляемой мощности.

Подключение

Как правильно подключить водонагреватель своими руками?

Инструкция предсказуемо зависит от типа прибора.

In-Line проточник ставится в разрыв перемычки, соединяющей системы холодного и горячего водоснабжения. Какая-либо дополнительная обвязка прибору не нужна.

Подключение Atmor In-Line: прибор соединяет собой подводки холодной и горячей воды.

Проточный нагреватель, работающий без избыточного давления, подключается душевым шлангом к смесителю или гибкой подводкой к водоразборному крану.

Временное решение: прибор подключен к шлангу душа вместо лейки. За регулировку напора отвечают краны смесителя.

У меня этот прибор установлен так:

Изображение	Описание
	Водоразборный кран с керамической кранбуксой отвечает за подачу холодной воды. Он врезан в полочку акриловой ванны.
	Переходник с 3/4 на 1/2 дюйма адаптирует резьбу, предназначенную для установки излива, под гайки гибкой подводки.
	Гибкий шланг в металлической оплетке с накидными гайками соединяет переходник с входным патрубком водонагревателя.

Бойлер требует более сложной обвязки. Дело в том, что устройство накопительного водонагревателя нижнего ценового диапазона не предусматривает какой-либо защиты от сухого включения. Поэтому на входном патрубке бака для воды устанавливаются:

Изображение	Описание
	Обратный клапан. Он исключает осушение бака при отключении воды и сбросе магистрального водопровода.
	Предохранительный клапан. При нагреве воды в замкнутом объеме (не забывайте, вход бака заперт обратным клапаном) она расширяется, и давление в бойлере стремительно растет. Когда оно достигает опасных значений, клапан сбрасывает избыток воды в канализацию через дренажную трубку.

Обратный и предохранительный клапаны часто объединяются в одном корпусе и продаются под названием «группа безопасности бойлера».

Группа безопасности для накопительного нагревателя — обратный и предохранительный клапаны в одном корпусе.

Заключение

Надеюсь, что понимание принципа работы и особенностей водонагревателей поможет вам выбрать оптимальное решение. Как обычно, дополнительную информацию уважаемый читатель найдет в видео в этой статье. Жду ваших комментариев и дополнений к ней. Успехов, камрады!