Exterio05.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Принцип работы и устройство накопительного водонагревателя (бойлера) электрического и газового со схемами

Принцип работы бойлера: схема для чайников

Если совсем просто – то принцип работы бойлера очень простой – это устройство, которое нагревает воду. Но вот в реализации этой простой идее, которая обеспечивает комфортные условия проживанию множеству человек можно подойти по разному.

принцип работы бойлера

Наиболее распространенными на рынке являются газовые и электрические бойлеры.

Устройство электрического водонагревателя накопительного

Базовая комплектация накопительного водогрейного оборудования электрического типа представлена:

  • стандартным корпусом;
  • баком с теплоизолирующим слоем;
  • нагревательными элементами в виде ТЭНов;
  • защитным магниевым анодом;
  • термостатом;
  • блоком для управления;
  • системой безопасности;
  • индикаторным элементом;
  • электрическим кабелем.

В подобном типе оборудования использование горячей воды возможно исключительно после полного нагрева, поэтому предварительный процесс подготовки жидкости является обязательным.

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.

Устройство проточного водонагревателя электрического

Внутреннее устройство водонагревателя показано на рисунке

Устройство проточного водонагревателя электрического

Устройство проточного водонагревателя:

  1. ТЭН;
  2. Выключатель (в некоторых моделях – ступенчатая регулировка мощности нагрева);
  3. Клеммы подсоединения электропитания;
  4. Роторный компрессор (не во всех нагревателях);
  5. Кран подачи холодной воды;
  6. Выход нагретой воды;
  7. Отверстия для крепления прибора к стене.

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.
Читать еще:  Самогреющий кабель для водопровода: как утепляем водопровод с помощью греющего кабеля

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.

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:

  • Рассматривать устройство накопительного электрического водонагревателя начнем с бака. Он бывает круглой или овальной формы. Заключен бак в декоративный кожух. Внутреннее пространство между двумя емкостями заполнено пенополиуретаном.
  • Особенностью устройства электрического водонагревателя является наличие ТЭНа. Элемент установлен снизу бака бойлера на фланцевом соединении.
  • Включением и выключением ТЭНа управляет термостат. Любой водонагреватель накопительный работает без превышения максимально допустимой температуры. У электрических бойлеров этот показатель равен 75 о С.
  • Водонагреватель имеет защиту. В случае выхода из строя термостата ТЭН будет обесточен при достижении критической температуры воды 85 о С.
  • Забор горячей воды осуществляется через трубку, конец которой выведен к верхней части бака бойлера. Для подпитки холодной воды снизу бака вмонтирован патрубок.
  • Магниевый анод защищает корпус бака от коррозии. По истечении 2–3 лет элемент разрушается и его нужно менять.
  • О работе водонагревателя сигнализирует индикаторная лампочка.

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.

Принцип работы накопительного водонагревателя

Принцип работы бойлера основывается на естественном разделении холодного и горячего слоёв воды. Горячая вода в силу меньшей плотности поднимается наверх, а холодная остаётся внизу. Опишем подробнее принцип работы водонагревателя.

Нагрев воды обеспечивается не только за счёт горелки, но и благодаря отводу продуктов горения. Дымоход устроен такие образом, что дым равномерно распределяется по стальной трубе, её стенки нагреваются и обмениваются теплом с водой. Работой горелки управляет электрический элемент, который при достижении определённой температуры в баке отключает горелку.

Как только потребитель начал расходовать горячую воду из бака, внутри него падает давление, и холодная вода устремляется внутрь ёмкости из водопровода. На подающей трубке установлен рассекатель, который снижает поток воды и его скорость за счёт деления одного большого потока на множество более мелких. Таким образом, холодная вода остаётся внизу как раз там, где установлена горелка. Электронный блок срабатывает при охлаждении воды в баке и включает горелку. Именно так работает в штатном режиме газовый водонагреватель.

Правила эксплуатации водонагревателя

Поскольку электрические водонагревающие устройства распространены гораздо шире, мы рассмотрим именно их более подробно. Понятно, что любое оборудование нуждается в бережном отношении. Не исключение и накопительные водонагреватели. Принцип работы этого устройства таков, что не стоит заставлять его работать постоянно на полную мощность. Это может привести к достаточно быстрому выходу из строя ТЭНов, либо срабатывании защитного реле, для включения которого придется вызывать мастера. Оптимальная достаточная температура – это 60 градусов. Для ее достижения нужно пользоваться всеми ТЭНами. Это не сильно повышает расход электроэнергии, зато делает их износ более равномерным.

Большинство моделей отключаются автоматически при нагреве до 85%, а включение произойдет только после ее некоторого остывания, если не сработает защита. По ночам действует льготный тариф на пользование электроэнергией, что позволяет экономить средства при оптимальном выборе режима нагрева. Ведь днем прибор можно отключать. Все равно вода в нем не остынет до самого вечера. Осуществляемый в ночное время нагрев воды будет стоить уже в два раза дешевле. Некоторые современные модели уже снабжены функцией экономичного нагрева. Ее суть в том, что вода греется ночью, а днем только происходит поддержание ее температуры на минимально допустимом уровне – т.е. 55 градусов.

Чтобы работа прибора была полностью безопасной, необходимо несколько простых элементов: во-первых, обычное заземление. Во-вторых, защитный редуктор, который нужен для компенсации повышенного давления в водопроводной сети. В-третьих, предохранительный клапан, защищающий водонагреватель от слишком высокого давления внутри. Он при необходимости просто сливает воду. В-четвертых, обратный клапан, блокирующий выход воды из бака если ее подача вдруг прекращается – это нужно для того, чтобы не вышли из строя ТЭНы. Три последних перечисленных элемента называются производителем «группой безопасности» и они не обязательно идут в комплекте с основным устройством. Часто их нужно приобретать отдельно. Бывает, что некоторые производители собирают все три компонента в один блок, что позволяет осуществлять более удобный монтаж. Скорость нагрева воды в устройстве напрямую зависит от мощности самого прибора, как и уровень потребления электрической энергии.

Читать еще:  Донный фильтр для колодца - варианты обустройства с инструкциями!

Если вы используете воду из накопительного водонагревателя, то учтите следующие важные моменты:

  • Если вода в баке застаивается, для пищи ее использовать ни в коем случае нельзя. Это особенно опасно, когда температуры воды падала до такого уровня, когда в ней могли зародиться и начать размножение различные болезнетворные бактерии.
  • Если ваше накопительное водонагревательное устройство установлено за городом, и вы используете обычную воду из скважины, то хотя бы раз в месяц, нужно нагревать воду до максимальной температуры в целях дезинфекции и профилактики.
  • Очень важно состояние внутренней поверхности бака. При наличии достаточных финансов лучше выбрать модель, имеющую специальное покрытие, например, из стеклофарфора. Оно обеспечит чистоту воды в баке, независимо от времени ее нахождения там.
  • Если вы на долго уезжаете, и водонагреватель накопительного типа какое-то время не будет эксплуатироваться, воду обязательно надо слить. Тем более это важно, если вы уезжаете на всю зиму. Ведь замерзание воды внутри бака ни к чему хорошему не приведет. Это просто выведет прибор из строя полностью и ремонту он уже подлежать не будет.

Устройство накопительного водонагревателя

Накопительный водонагреватель представляет собой стальной бак с теплоизоляцией и двумя патрубками, оснащенный нагревательным элементом. В роли последнего могут выступать ТЭНы, газовые горелки или катушки из провода.

Резистивный электронагреватель (ТЭН)

ТЭН монтируется снизу во внутреннем пространстве бака, для чего в стенке последнего приходится проделывать отверстие.

Главным элементом резистивного нагревателя является спираль из нихрома или другого материала с высоким электрическим сопротивлением, которая при подключении к источнику тока начинает нагреваться.

По конструктивному исполнению ТЭНы делятся на две группы:

  • Мокрые: в этом варианте нагревательная спираль помещается в медную трубку, заполненную кварцевым песком. Последний выполняет функцию изолятора, предотвращающего контакт спирали с медной оболочкой. Такой ТЭН имеет доступную стоимость, но ему присуща характерная особенность: велика вероятность пробоя, в результате которого медная трубка, контактирующая с водой, окажется под напряжением. В этом случае пользователь может получить удар электротоком. Еще один недостаток мокрых ТЭНов – сравнительно большие размеры.
  • Сухие: в ТЭНах этой разновидности спираль помещается в прочную колбу из диэлектрика, так что ее контакт с наружной оболочкой абсолютно исключается. Соответственно, устраняется риск получить электротравму во время пользования горячей водой. Также из-за более компактных размеров появляется возможность установить в водонагревателе два ТЭНа, повысив тем самым его надежность.

Каркас такого нагревателя является наборным. Он не боится перегрева и не может провоцировать электрохимическую коррозию стенок бака, как обычные ТЭНы.

Газовая горелка

При оснащении водонагревателя газовой горелкой целостность бака не нарушается, что полностью исключает возможность протечек.

Еще один плюс – более низкая стоимость газа по сравнению с электричеством.

Но эксплуатация такого прибора допускается только при наличии дымохода (обычный вентканал для этой роли не годится) и хорошей приточной вентиляции.

Газовые водонагреватели уступают электрическим в плане безопасности. Во-первых, наличие пламени обуславливает риск возникновения пожара, во-вторых, газ при сбое в системе автоматики может попасть в помещение и стать причиной отравления людей или взрыва.

Накопительный водонагреватель уместен при умеренном расходе воды, когда пользуются водой не более четырех человек. Как выбрать водонагреватель накопительный для квартиры: стоимость, отзывы, рекомендации по выбору.

О том, как выбрать проточный электрический водонагреватель, читайте здесь.

Существует два основных вида водонагревателей – проточные и накопительные. Какой из этих типов лучше выбрать, смотрите тут: https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/vodonagrevateli/kakoj-luchshe-protochnyj-ili-nakopitelnyj.html. Характеристики и стоимость приборов.

Катушка из провода

Собственно, этот элемент не является нагревателем. Он генерирует высокочастотное переменное магнитное поле, которое наводит в корпусе бака вихревые токи. Они-то и вызывают нагрев стальных стенок. Такой нагрев называется индукционным. В промышленности он применяется достаточно давно, но бытовые водонагреватели на его основе пока большого распространения не получили.

Элементом, отвечающим за включение и отключение нагревателя, является терморегулятор. Благодаря ему, процесс нагрева воды в бойлере происходит автоматически. Участие пользователя требуется только для настройки температуры на шкале терморегулятора.

Несколько элементов накопительного водонагревателя объединены в так называемую группу безопасности:

  1. Обратный клапан: устанавливается на вводе (входной патрубок бойлера расположен снизу и помечен синим цветом). Врезка запорной арматуры между этим элементом и водонагревателем не допускается. Задача обратного клапана – препятствовать истечению воды из бойлера в магистраль холодного водоснабжения при отсутствии в ней давления. Таким образом, бак всегда остается заполненным, что исключает возможность перегрева нагревательного устройства.
  2. Редуктор: этот механизм также устанавливается со стороны ввода холодной воды. Благодаря редуктору давление в емкости накопителя всегда поддерживается в допустимых пределах независимо от того, каким оно является в водопроводной сети.
  3. Предохранительный клапан: если давление в баке все же оказалось выше предельно допустимой величины (в большинстве случаев это 6 атм, реже – 9 атм), часть жидкости будет выпущена через предохранительный клапан. Это явление может быть вызвано не только аварийными, но и некоторыми штатными ситуациями, поэтому бить тревогу при виде подтекающего клапана не следует. На его сопло нужно надеть резиновую или полимерную трубку подходящего диаметра (например, от системы для капельниц), и вывести ее в любую емкость.
Читать еще:  Устройство обратного клапана для канализации

Такую емкость приходится периодически опорожнять, что не очень удобно. Если есть возможность, дренаж лучше вывести в сливной бачок унитаза.

Схема устройства накопительного газового водонагревателя

Важным элементом бойлера, оборудованного ТЭНом, является магниевый анод. Как известно, на металлических поверхностях, контактирующих с горячей водой, со временем образуются солевые отложения, в обиходе именуемые накипью. Наросты такого рода обладают теплоизолирующими свойствами.

Если ими будет покрыта поверхность ТЭНа, он будет хуже греть воду и может выйти из строя из-за перегрева. Магниевый анод, устанавливаемый внутри бойлера, как раз и предотвращает такие явления. Он притягивает молекулы солей к собственной поверхности, вследствие чего ТЭН остается чистым.

Магниевый анод подвержен износу. По мере эксплуатации его поверхность становится все более рыхлой и через определенное время эту деталь приходится менять. Как долго может прослужить магниевый анод – зависит от качества воды. Производители рекомендуют выполнять замену ежегодно.

Если же устройство работает нормально, его лучше оставить в покое. Известно немало случаев, когда водонагреватели отлично работали без замены магниевого анода в течение 15-ти и более лет.

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:

  • При первом включении водонагревателя в накопительный бак поступает холодная вода через подающую трубу, подключенную к централизованной системе или автономному источнику (скважине или колодцу).
  • После заполнения резервуара включается нагревательный элемент. Он подогревает воду до заданной температуры, при достижении которой устройство отключается.
  • При включении одной или нескольких точек водоразбора уровень содержимого бака уменьшается. Освободившееся место занимает холодная вода, которая снова подогревается. За включение и отключение нагревателя отвечает встроенный термостат. Равномерная температура в емкости достигается благодаря движению естественных конвекционных потоков. Нагреватель располагается внизу резервуара, поэтому горячая вода в соответствии с законами физики поднимается, смешиваясь с холодной.
  • При отсутствии водоразбора бойлер продолжает работать на нагрев. Со временем вода в емкости охлаждается, поэтому термостат регулярно включает нагревательный элемент для поддержания заданной температуры.

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:

  • ручной регулятор температуры или электронное управление, позволяющее задавать и поддерживать параметры нагрева в автоматическом режиме;
  • магниевый анод, защищающий бак от коррозии и образования кальциевых отложений (накипи);
  • термостат, отвечающий за работу бойлера в требуемом температурном режиме;
  • датчики, считывающие различные параметры бойлера — температуру воды, давление в баке, величину тяги и т.д.

Остальные конструктивные особенности водонагревателя зависят от того, какой нагреватель установлен в резервуаре — газовая горелка, электрический ТЭН или змеевик с циркулирующим теплоносителем.

Газовые накопительные системы

Такие приборы по своей конструкции напоминают электрические. Единственное, что их отличает, — это установленная внизу газовая горелка, в то время как дымоход находится вверху. Принцип работы бойлера такой же, но источником тепла здесь является горелка, которая нагревает водяной бачок.

Состоит из следующих элементов:

  • корпус из стали;
  • бак;
  • термоизоляция;
  • вытяжка;
  • теплообменник;
  • датчик по расходу топлива;
  • горелка;
  • защитная система;
  • блок управления.


Схема работы бойлера следующая: вода под давлением, которое создает сам пользователь, течет в бак и нагревается. Как видно на рисунке, вода становится горячей не только от горелки, но и от тепла продуктов горения. Это происходит с помощью стального газохода, который проходит сквозь бачок и делится своим теплом с водой. Горелка управляется при помощи электронного блока, задача которого — поджечь ее или затушить при достижении определенной температуры.

Корпус защищен магниевым анодом. К сожалению, при всей простоте использования этот вид водонагревателей особой популярностью не пользуется из-за некоторых сложностей оформления и подключения газовых установок. Есть еще один минус — чтобы пользоваться газовым бойлером, нужно приобрести хороший кондиционер, а это доступно не каждому.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector