Электробатареи: виды настенных приборов, особенности эксплуатации, сборка обогревателя своими руками

Как сделать обогреватель своими руками?

Несмотря на то, что сегодняшний рынок предлагает потребителю бытовую отопительную технику множества видов, обогревательные приборы кустарного производства встречаются в быту достаточно часто.

В большинстве случаев причиной использования самодельных устройств является нежелание тратиться на покупку агрегата промышленного производства, стоимость которого, особенно от известного производителя, может быть значительной. Особенно это касается ситуаций, когда обогреватель приобретается не для квартиры, и в приоритете ошибочно оказывается эффективность устанавливаемого калорифера, а не его безопасность и эстетичность.

Изготовленные кустарным способом теплогенераторы

Не обсуждая степень уважительности подобных причин, рассмотрим, как из подручных средств собрать обогреватель своими руками, чтобы минимизировать риски эксплуатации такого оборудования.

Самодельные обогреватели – аргументы «за» и «против»

Как правило, изготовленные кустарным способом теплогенераторы являются копиями устройств, произведённых промышленным способом. Копии эти, за редким исключением, уступают оригиналам по многим параметрам, но в силу определённых обстоятельств потребитель часто выбирает именно самодельный агрегат.

«Плюсы» использования приборов кустарного производства:

• сравнительно низкая себестоимость (при изготовлении своими руками и использовании подручных средств);
• возможность сборки агрегата требуемых габаритов и изготовления корпуса с желаемыми прочностными характеристиками, вплоть до антивандального исполнения.

Основной аргумент «против» — неопределённая степень безопасности самодельных обогревательных устройств при эксплуатации, чреватая непредсказуемыми негативными последствиями не только для владельца агрегата, но и для окружающих.

Данный аргумент обусловлен многими факторами, и его обоснованность ежегодно подтверждается многочисленными пожарами, причиной которых становятся калориферы кустарного производства, используемые в нарушение Постановления Правительства Р.Ф. «О противопожарном режиме» No 390 от 25 апреля 2012 г. (с изменениями от 18.11.2017 г.)

Выдержка из Постановления по противопожарному режиму в Р.Ф. о запрете эксплуатации самодельных нагревателей

Что же касается второстепенных аргументов «против», то они следующие:

• отсутствие легитимных гарантий изготовителя;
• неопределённость некоторых характеристик самодельных приборов;
• низкие эстетичность и степень автоматизации агрегатов кустарного изготовления.

Если ознакомление с данными аргументами всё же не подтолкнуло приобрести в магазине отопитель заводского выпуска, рассмотрим, как сделать обогреватель самостоятельно, чтобы вероятность несчастного случая при его применении была как можно меньше.

Электроотопитель из чугунного радиатора

Секционные сборные батареи из чугуна, традиционно применяемые в системах водяного или парового отопления, можно использовать и в качестве корпуса при изготовлении электрического — на базе ТЭНа обогревателя своими руками.

Электрообогреватели из чугунных радиаторов: слева – с расширительным бачком, справа – с герметичным корусом

Подготовка корпуса теплогенератора

В зависимости от места размещения и площади комнаты подбирают чугунный радиатор с нужным количеством секций и визуально оценивают его состояние. Если прибор долго не использовался, придётся его разобрать, очистить резьбовые соединения, освободить секции от окалины и собрать устройство заново, используя новые уплотнения в местах резьбовых соединений. Сделать это необходимо, так как в ёмкость будет заливаться масло или раствор антифриза (жидкости высокой проницаемости), и велика вероятность протечки агрегата через старые рассохшиеся уплотнения резьбы.

Ревизия б/у чугунного радиатора

Если навыков в этой работе нет, лучше обратиться за помощью к профессионалу – это избавит и от необходимости поиска специальных ключей.

Важно! После разборки и очистки резьбовых соединений, пока радиатор не собран, с его секций легче удалить старую краску – делается это с помощью болгарки или дрели со стальной щёткой-насадкой. Но эту операцию можно выполнить и позже – после сборки батареи.

После окончания сборки радиатора прежде всего определяют его ёмкость – временно вворачивают заглушки в три отверстия из четырёх, полностью заполняют агрегат водой, а затем сливают её в мерный сосуд. Это необходимо для определения потребности в масле или антифризе, а заодно для предварительного тестирования прибора на герметичность.

Удаление старой краски с чугунной батареи после проведения её разборки-сборки

После очистки болгаркой изделие обрабатывают грубой наждачной бумагой, очищают от пыли и обезжиривают нитрорастворителем. Затем радиатор покрывают грунтовочным составом и, после его высыхания, одним слоем краски финишного покрытия. Окраску производят краскопультом или узкой кистью с длинной ручкой.

Предварительная покраска корпуса электрообогревателя из чугунной батареи

Выбор ТЭНа и его установка

Для будущего электрообогревателя необходимо подобрать трубчатый электронагреватель потребной мощности и максимально безопасной для данного прибора конструкции.

Важно! Упрощённой базой расчёта необходимой потребляемой калорифером мощности является правило – для обогрева 1 м 2 помещения в средней полосе России основному отопительному агрегату требуется 100 Вт энергии, а дополнительному средству обогрева – в 2-4 раза меньше.

То есть, усреднённо для основного отопления помещения площадью 20 м 2 батарею необходимо укомплектовать ТЭНом в 2 кВт мощности потребляемой электроэнергии.

Мощность трубчатого нагревателя должна находиться в пределах 0,75% от величины теплоотдачи батареи, чтобы обогреватель не нагревался и не выключался слишком быстро — это снижает эффективность работы отопителя. Усреднённая величина теплоотдачи одной секции чугунной батареи составляет 140 Вт. Значит, теплоотдача радиатора из 10 секций будет равняться 1,4 кВт, а мощность ТЭНа не должна превышать ¾ от этой величины – 1,05 кВт. Таким образом, в помещение площадью 20 м 2 в качестве устройств основного обогрева необходимо установить 2 чугунных электрорадиатора по 10 секций, каждый из которых оснащён ТЭНом мощностью в 1 кВт.

При выборе трубчатого электронагревателя нужно иметь в виду, что в идеале его длина должна быть меньше ширины батареи на 10 см – так происходит равномерный нагрев и конвекция антифриза во всех секциях. Обязательно следует приобретать ТЭН с терморегулятором – такой агрегат повысит относительную безопасность обогревателя и обеспечит работу в сравнительно экономичном режиме.

Трубчатый электронагреватель с регулятором температуры

Если отопитель планируется использовать для отопления нежилого помещения, то после установки на проектное место его можно оборудовать расширительным бачком – через футорку с одной из сторон в верхней части батареи, с противоположной стороны радиатора устанавливается заглушка. Это не пойдёт на пользу эстетичности прибора, но исключит фактор давления изнутри на радиатор расширяющегося при нагреве наполнителя.

Чугунная батарея с расширительным бачком

Если же бачок не использовать, то в футорку вместо его подводящей трубы монтируется кран Маевского – для возможности экстренного сброса давления.

В нижнюю часть радиатора с одной стороны вкручивается ТЭН, а с противоположной – заглушка.

Перед монтажом ТЭНа в батарею заливают трансформаторное масло или антифриз в количестве 80-85% от его объёма. Наружная резьба ТЭНов (дюйм с четвертью) идентична внутренней на батарее, поэтому установка узла не сложна.

Идентичность резьбы нагревателя и радиатора

Заполнение батареи

Определяется вид наполнителя (антифриз, трансформаторное масло или вода), и рассчитывается необходимое его количество – 80-85% от объёма воды, которая ранее была слита в мерную ёмкость из полностью заполненного радиатора.

Важно! Если температура в помещении при выключенном отопителе опускается ниже нуля, то использование воды в качестве наполнителя для батареи опасно – не слитая вовремя, она замёрзнет и разрушит агрегат.

Последовательность действий при заливке жидкости в батарею следующая:

• в нижнюю часть батареи с одной стороны вкручивается ТЭН, с другой – заглушка;
• в верхнюю часть радиатора с одной стороны устанавливается заглушка;
• обогреватель располагают вертикально – вверх оставшимся открытым отверстием, и через него в агрегат заливают наполнитель;
• участок стены за устанавливаемым электрообогревателем обустраивается теплоизоляцией из слоя фольгированного пенофола с превышением в размерах на 10-15 см в каждую сторону – это уменьшит потери тепла на нагрев ограждающей конструкции;
• отопитель располагают на проектном месте, после чего монтируют в верхнее свободное его гнездо футорку, к которой подключают кран Маевского или патрубок расширительного бачка.

Важно! Самодельный электрообогреватель из чугунной батареи необходимо оснастить отдельной питающей линией с индивидуальным устройством автоматического отключения.

Получить более наглядное представление об описанной выше технологии поможет просмотр этого видеоролика:
https://www.youtube.com/watch?time_continue=674&v=HOmXkuFKBUc

Нагреватель электрический спиральный

Небольшой самодельный обогреватель для гаража можно изготовить практически за пару часов.

Для этого понадобятся следующие материалы и инструмент:

• огнеупорный (шамотный) кирпич – 2 шт.;
• нихромовая спираль – 1,2-1,5 м;
• стальной или алюминиевый уголок 35х35 или 40х40 мм – 1,5 м;
• малая болгарка с дисками: по камню и отрезной по металлу;
• дрель со свёрлами: по металлу – Ø 3мм, победитовое – Ø 6-8 мм;
• узкое зубило с молотком;
• заклёпки вытяжные с ключом.

Устройство, которое предстоит изготовить, будет представлять собой основание-изолятор из двух кирпичей с утопленной в них спиралью, расположенное на станине из уголковой стали.

Самодельный электронагреватель на базе нихромовой спирали

На листе бумаги чертится квадрат 250х250 мм (длина кирпича), в котором компонуют схему расположения спирали – лабиринт из полос шириной 1 см, направленный от краёв квадрата к центру.

Кирпичи, которые выбираются с хорошей геометрией и без сколов, чистят, моют, сушат и располагают на ровной поверхности рядом друг с другом, чтобы образовался квадрат. На этот квадрат переносят контур начерченного на листе лабиринта.

Пример разметки борозды под спираль

Болгаркой с диском по камню (сухорезом) на кирпичах формируют борозду. По границам канавки делают ровные надрезы на глубину 1 см, а затем боковой кромкой того же диска выбирают сердцевину между ними – так дно канавки получается ровным.

Выполнение болгаркой прямолинейных участков канавки под спираль

Если же вырубать середину между надрезами зубилом, то есть риск расколоть кирпич, к тому же, при удачном исходе всё равно придётся выравнивать дно борозды болгаркой.

Формируя на кирпичах диском прямые участки канавки, на поворотах не нужно выходить за границы контура, чтобы выполнить необходимую глубину канавки – это осторожно выполняется маленьким зубилом, которое можно сделать из метчика М10 или сверла Ø10 мм.

Доработка зубилом угловых участков борозды

После окончания формирования канавки в неё укладывают спираль.

Важно! Чтобы на обогреватель можно было ставить ёмкости для разогрева содержимого, уложенная в борозду спираль должна находиться ниже плоскости кирпичей на 3-5 мм.

В канавках начала «лабиринта» сверлом с победитовым наконечником выполняют два сквозных отверстия диаметром 6-8 мм – для последующего подключения концов спирали к питающему кабелю.

Места выполнения в кирпиче отверстий для вывода спирали вниз

Затем приступают к изготовлению из уголковой стали штатива для установки в него кирпичей.

Болгаркой с отрезным диском по металлу нарезают уголок по размерам – 4 элемента для рамки и 4 опорные ножки. Куски уголка можно соединить двумя способами:

• электросваркой, предварительно выполнив рез концов фрагментов для рамки под углом в 45 о ;
• вытяжными заклёпками, выполняя сверление отверстий в элементах, наложенных друг на друга внакладку.

Собранная металлическая подставка под кирпичный изолятор

Толщина кирпича составляет 5,5-6,5 см, поэтому на обоих концах спирали распрямляем несколько витков до ровных участков длиной приблизительно по 10 см. Выпрямленные концы спирали проводятся через отверстия в кирпиче вниз и соединяются с концами питающего электрокабеля.

Подключение спирали к электрокабелю после вывода вниз через отверстия в кирпиче

Нагреватель устанавливают в рабочее положение, спираль распределяют в канавке до равномерного небольшого её натяжения по всей длине.

Выполняют пробное включение прибора в сеть. Электропроводка и автомат автоматического отключения линии должны быть рассчитаны на мощность не менее 3 кВт.

После выхода устройства в рабочий режим его спираль должна быть не ярко-красного, а буро-малинового цвета.

При излишнем накале спирали необходимо уменьшить силу тока, что делается путём добавки в схему диода на 20-40 А.

Схема параллельного включения двух понижающих накал диодов и нормальный цвет спирали в рабочем режиме

Расход электроэнергии таким самодельным обогревателем нельзя назвать экономным, но он вполне приемлем при непродолжительных включениях – мелкий ремонт автомобиля в гараже, для теплицы малой площади в качестве аварийного средства обогрева, разогрев пищи и т.д.

Заключение

Сделать самодельный обогреватель можно и многими другими способами – с использованием солнечных лучей, автомобильного аккумулятора, жидких энергоносителей, но выбранная технология должна сочетать продуманную степень безопасности, необходимую эффективность агрегата и достаточную компетентность изготовителя. Описанные выше теплогенераторы таким сочетанием критериев обладают.

Как работает и из чего состоит нагреватель воды

Содержание:

1. 1. Устройство проточного водонагревателя
   1. 1.1. Нагревательный элемент
   2. 1.2. Горелка
   3. 1.3. Теплообменник
   4. 1.4. Регуляционные и защитные элементы
2. 2. Накопительные водонагреватели
   1. 2.1. Бак
   2. 2.2. Термоизоляция
   3. 2.3. Анод
   4. 2.4. Система защиты
   5. 2.5. Система управления
3. 3. Устройство бойлера косвенного нагрева
   1. 3.1. Диффузор
   2. 3.2. Циркуляционный насос

Специфика каждого вида водонагревателей подразумевает свои плюсы и минусы, а так же особенности ухода. Конечно, каждая модель имеет свои дополнительные функции, параметры и характеристики. Здесь указан наиболее общий, базовый принцип работы и устройства агрегатов для нагрева воды.

Устройство проточного водонагревателя

Электрические и газовые проточные водонагреватели имеют ряд общих черт, основанных на схожем принципе работы.

Вода в этих аппаратах не задерживается, а прямиком из водопровода попадает в водозаборную точку (душ или кран), предварительно нагревшись во время движения через нагревательный элемент. Им является ТЭН – если это электрические водонагреватели, или теплообменник – если газовые. Основной момент – производительность и мощность аппаратов. Какое количество воды может производить аппарат в единицу времени и, соответственно, температура воды зависят от этих характеристик.

Проточные водонагреватели могут быть разнообразной конфигурации. По схеме строения проточный аппарат имеет следующие составляющие:

1. Вытяжная труба
2. Теплообменник
3. Газовая горелка
4. Вентилятор (формирователь тяги)
5. Пульт управления
6. Датчик потока
7. Горячая вода к крану
8. Подвод газа
9. Подвод холодной воды
10. Холодная вода к крану

Принцип работы проточных водонагревателей может осуществляться двумя способами: напорным или безнапорным, и, соответственно, они делятся на два типа – однофазные и трехфазные. Напорные или трехфазные агрегаты способны обслуживать как одну, так и сразу несколько водозаборных точек. Их принцип работы основан на давлении при входе в устройство и внутри его. А безнапорные или однофазные агрегаты, как правило, имеют дело только с одной водозаборной точкой, они работают при давлении только на входе в водонагреватель.

Нагревательный элемент

Нагревательным элементом в электрических проточных водонагревателях является так называемый ТЭН или термоэлектронагреватель, который может быть «мокрого» и «сухого» типа. ТЭН «мокрого» типа предполагает его прямой контакт с водой, что, с одной стороны, производит максимально качественный нагрев воды и позволяет экономить электричество, а с другой – увеличивает риск поражения электрическим током в случае неполадок. Тогда как ТЭН «сухого» типа предполагает наличие воздушного пространства между нагревательным элементом и водой, ТЭН в таких устройствах заключен в металлическую колбу. Сторонники «мокрого» типа считают, что такой вариант неэффективен, ведь воздух принято считать теплоизолятором. Однако, специалисты, разрабатывающие «сухой» метод, говорят о высоком качестве работы, благодаря новым технологиям и прогрессивным конструкциям инструментов.

Горелка

Если говорить о газовых проточных водонагревателях, то здесь нагревательным элементом выступает газовая горелка. Зажигать газ вы можете по-разному, в зависимости от модели аппарата, однако, на сегодняшний день более популярными считаются колонки с автоматическим или электронным розжигом, хотя не ушли в прошлое и модели с «кнопкой» или пьезой для зажигания газа. С электророзжигом пламя автоматически генерируется при включении воды и затухает при выключении. Такие устройства способны самостоятельно возобновлять работу при перебоях в электроснабжении. Единственным минусом может служить то, что придется менять батарейки.

В газовом проточном агрегате температура воды зависит от ее объема, а так же мощности работы инструмента. Мощность вы можете регулировать самостоятельно, однако, если вы увеличите напор воды или включите где-либо еще один кран, температура воды спадет. Разработки не стоят на месте, и уже модели газовых проточных водонагревателей с модуляционной горелкой способны самостоятельно регулировать мощность, чтобы не возникало резких перепадов.

Теплообменник

Вода, нагреваясь, проходит через теплообменник, качество которого является очень важным для газовой колонки. Стальной теплообменник позволит вам сэкономить при покупке, но значительно сократит срок эксплуатации. Самым лучшим по праву считается медный теплообменник, который увеличивает не только время службы, но и КПД агрегата.

А что же происходит с продуктами сгорания, ведь мы имеем дело с газом, а не электричеством? Существует два типа водонагревателей: с открытыми и закрытыми камерами сгорания. Открытая камера сгорания предполагает выход отходов в дымоход, а закрытая – принудительный отвод продуктов в специальное устройство (коаксиальный дымоход).
Важным является то, что такой аппарат очень реагирует на сильные перепады давления воды.

Регуляционные и защитные элементы

Регулировать температуру и производить контроль работы водонагревателя – функция термостата. Именно он защищает аппарат от перегрева и непредвиденных поломок. Система регулировки происходит следующим образом: вы самостоятельно устанавливаете нужную вам температуру при помощи терморегулятора, а термостат автоматически ее поддерживает до тех пор, пока вам опять не захочется ее изменить. Если уровень воды падает менее чем на 3-5%, термостат отключает устройство, а точнее, прекращает работу ТЭНа.

Очень важным элементом, как в электрических, так и в газовых водонагревателях является магниевый анод. Он защищает практически все элементы от коррозии. Не будь его, агрегаты служили бы не более полугода, именно через такое время следует периодически менять анод.

Но для защиты устройства немаловажную роль играет и внутреннее покрытие бака. Оно может быть из стеклофарфора, эмали, высокотемпературной керамики, пенополиуретана или другого материала.

Необходимой так же является теплоизоляция бака, чем она выше и качественнее, тем меньше тепловых потерь и затрат на нагрев воды. Особую роль теплоизоляция играет, конечно, в накопительных водонагревателях.

Мощность их может быть абсолютно любой, она может составлять 3300 Вт, как, например, в модели Ariston Bravo M 3323 U-PV1 или 25,1 Вт в модели Bosch WST 120 RO, а может составлять 26200 Вт, как в моделях Bosch GWH 15-2 COD H и Bosch GWH 15-2 CO P. Производительность водонагревателя узнается по характеристике «минимальный поток воды». Так модель Термекс ID 80 H (RZB80-D) при мощности 2000Вт имеет минимальный поток воды – 6 л/мин. Некоторые аппараты содержат и сведения о максимальной температуре нагрева, например в Термекс ID 80 H (RZB80-D) она составляет 60 градусов С.

Накопительные водонагреватели

Схема накопительного водонагревателя выглядит примерно следующим образом:

• корпус;
• бак, защищенный специальным покрытием;
• магниевый анод;
• термоизоляция;
• камера сгорания, открытого или закрытого типа, либо электрический ТЭН;
• термостат;
• у газовых агрегатов вытяжной колпак, газовая горелка;
• блок управления;
• система защиты;
• температурный датчик;
• предохранительный клапан;
• электрический кабель (для электрических моделей);
• лампочка-индикатор.

Принцип работы накопительных водонагревателей основан на том, что холодная и горячая вода имеют разную плотность. Так в аппарате она расположена слоями, внизу – холодная (она имеет большую плотность), вверху – горячая. Холодная вода попадает и, не смешиваясь с горячей, выталкивает ее к водозаборной точке. В связи с этим вы получаете непрерывный поток стабильно горячей воды, без каких-либо сбоев в работе и лишних затрат. Нагрев воды осуществляется благодаря ТЭНу или газовой горелке, в зависимости от типа аппарата. Накопительные модели обеспечат стабильно горячую воду из нескольких водозаборных точек.

Резервуар с водой в электрических моделях может достигать от 10 до 100 и более литров, соответственно, и время нагрева будет варьироваться, исходя из габаритов и мощности аппарата. Так в модели Ariston PRO ECO 80 H объемом 80л время нагрева составляет 186 мин, а в модели Термекс IF 30 V (RZB30-F) объемом 30 л – всего 50 мин. Однако в водонагревателе Ariston TI SHAPE Plus 100 H EE, объем которого 100л, вода нагревается всего за 170 мин, при мощности 1500 Вт. Внутри бак должен быть покрыт высококачественными экологически чистыми материалами, ведь качество воды, ее температура, а так же срок годности прибора зависит именно от них.

Объем баков газовых моделей может составлять более чем 300 л, так модель Ariston NHRE 60 имеет объем 350л. Накопительные водонагреватели – это еще и мощнейшие в своем роде устройства: мощность того же Ariston NHRE 60 составляет 67000 Вт, а у Ariston NHRE 18 – 22000 Вт при объеме в 175 л.

Все накопительные аппараты в свою очередь делятся на вертикальные и горизонтальные, в зависимости от своей конфигурации. Некоторые модели, такие как Термекс IF 50 V (RZB50-F) являются образцами плоских водонагревателей нового поколения.

Термоизоляция

При заборе горячей воды, холодная поступает в накопительный водонагреватель автоматически и нагревается до заданной температуры. В газовых моделях тепло передается через камеру сгорания, а продукты горения выходят через специальные трубы внутри бака за счет естественной или принудительной тяги, в зависимости от того, открытая это или закрытая камера сгорания. Выключенный аппарат еще долгое время сохраняет горячую воду благодаря теплоизоляции, благодаря ей же обеспечивается и прекрасное качество воды. В таких агрегатах маловероятно образование накипи.

Это качество очень важно именно для накопительных моделей, так как их основные функции – нагрев и хранение воды. Чем выше термоизоляция – тем экономнее использование устройства и тем лучше само качество воды.

И, конечно же, никуда не обойтись без анода, который передает поток электродов к тому месту, где есть или намечается повреждение в защитном покрытии. От качества магниевого анода зависит и длительность службы водонагревателя. Соответственно, если вы не поскупитесь приобрести дорогой и качественный аппарат, вам не придется в скором времени менять в нем анод.

Как правило, накопительные водонагреватели имеют даже больше функций, чем проточные. Так модель Термекс ER 100 V имеет функцию антибактериальной очистки воды, а Термекс Ultra Slim RZL 40 – функцию ускоренного нагрева воды.

Система защиты

Автоматическая система защиты предохранит аппарат от «замерзания» и перегрева. Стоит сказать, что система защиты в накопительных водонагревателях включает в себя систему клапанов, которая иногда носит название «группа безопасности». Предохранительный или редукционный клапан пропускает воду только в одном направлении и контролирует давление воды внутри бака.

Особенность этой группы состоит в том, что она не всегда идет в комплекте с самим водонагревателем и иногда приходится приобретать её отдельно.

Редуктор давления призван компенсировать перепады давления воды в системе водопровода. Если он не входит в комплект, его стоит приобрести дополнительно, однако, установка его достаточно сложна и требует вмешательства специалистов.

Система управления

Существуют водонагреватели с гидравлической и электронной системой управления. Разница между ними состоит в том, что гидравлическое управление зависит от давления воды на выходе: чем оно выше, тем ниже температура воды. А электронное управление осуществляет микропроцессор, встроенный в аппарат. Это очень удобно, так как независимо от напора вы будете получать воду необходимой температуры. Такой функцией обладают модели Ariston AM 50SH2.0 Ei3 FE и Термекс ID 80 H (RZB80-D).

Устройство бойлера косвенного нагрева

Собственно, почему нагрев называется косвенным? В бойлере вода нагревается не непосредственно от нагревательного элемента, а через промежуточный теплоноситель – антифриз или ту же воду. То есть от системы отопления или отопительного котла она идет через змеевик (теплоноситель) и нагревает воду непосредственно в самом бойлере.

Устройство бойлера содержит в себе все те же компоненты, что и обычные водонагреватели:

1. Индикатор температуры
2. Трубчатый теплообменник
3. Гильза термоэлемента
4. Сухой керамический термоэлемент
5. Рабочий термостат с наружным блоком управления; предохранительный термостат
6. Крышка электроподсоединения
7. Труба подачи холодной воды
8. Гильза рабочего и предохранительного термостата
9. Труба подачи теплой воды
10. Магниевый анод
11. Стальной эмалированный резервуар
12. Полиуретановая изоляция 42 мм без фреона
13. Кожух водонагревателя
14. Циркуляция – только в нагревателях с теплообменником 1 м2
15. Второй выход для горячей воды.

Специфичным будет только: змеевик (трубчатый теплообменник)

Это греющий элемент в стальном патроне, через который проходит вода или антифриз. Он подключается к системе или котлу отопления через отдельный контур с насосом.

Время нагрева воды напрямую зависит от мощности и площади поверхности змеевика.

Он может быть «двойным», такой теплообменник имеет меньшую высоту свивания и обеспечивает более мощный и концентрированный нагрев. А так же возможен «змеевик в змеевике», который находится глубоко в бойлере для равномерного и плодотворного нагрева воды. Покрыт он специальной эмалью, соответствующей всем гигиеническим нормам.

Диффузор

На входе холодной воды он разделяет ее с горячей, чтобы не снижать температуру. К тому же он регулирует направление потока.

Циркуляционный насос

Обеспечивает необходимый проток через змеевик и поддерживает заданный уровень температуры воды.

Бак бойлера может быть объемом как 60 так и 200 литров, настенного или напольного типа. Диапазон мощности может варьироваться от 10 до 45 кВт.

Устройство и принцип работы водонагревателя

Бесперебойный доступ к горячей воде обеспечивает человеку комфорт в жилых, производственных и офисных помещениях. Наличие возможности подключения к централизованным сетям горячего водоснабжения не гарантирует постоянную подачу подогретой воды в связи с профилактическими работами и аварийными ситуациями. Для загородных домов, дач и других строений, где нет магистральных тепловых сетей эта проблема многократно усиливается. Есть ли выход из этой ситуации? Конечно, есть! Необходимо просто установить водонагреватель и доступ к горячей воде будет обеспечен практически круглогодично.

Современное водонагревательное оборудование использует в своей работе различные виды энергоносителей: электроэнергию, природный газ, жидкое и твердое топливо. Одним из самых распространенных видов водонагревателей являются электрические приборы в разнообразных исполнениях. В этой статье мы рассмотрим основные типы такого электротермического оборудования, принцип работы водонагревателей, а также их конструктивные и технологические особенности. В заключение будут приставлены наиболее популярные модели бойлеров и водонагревателей на российском рынке такой техники.

Типы электрических водонагревателей

Наиболее экономичный способ нагрева холодной воды — это использование газовой колонки, но в большинстве случаев этот нагревательный прибор просто невозможно установить. В многоэтажных домах чаще всего отсутствуют специальные системы отвода отходов горения природного газа, а многие частные дома и дачи не газифицированы. Поэтому в этом случае монтаж электрических приборов для получения горячей воды не имеет альтернативы. Все электрические водонагреватели делятся всего на два типа: накопительные (бойлеры) и проточные. Ниже мы кратко рассмотрим принцип действия каждого типа по отдельности.

1. Электрический накопительный водонагреватель (бойлер). Этот прибор чаще всего называют бойлером. Устройство представляет собой простой бак для воды с установленными нагревательными элементами (ТЭНами) и электронными или механическими системами управления. Сама емкость имеет термоизоляцию от внешней среды, что позволяет существенно экономить электроэнергию. Принцип работы накопительного водонагревателя статический. Бак заполняется холодной водой и она нагревается с помощью ТЭНов. Весь процесс нагрева и поддержания необходимой температуры происходит под управлением блока автоматики.

1. Проточный электрический водонагревательный прибор. Принцип работы проточного водонагревателя динамический. В этом устройстве нет накопительной емкости для холодной воды. Процесс нагрева воды ТЭНами происходит в специальных трубах и змеевиках при постоянном потоке водной среды через эти элементы. Как и в накопительных системах, в проточных водонагревателях реализован принцип механического или автоматического управления с помощью электронного блока. Для быстрого нагрева сильного потока воды до необходимой температуры проточный электронагреватель должен иметь достаточную мощность, что является определенным недостатком.

Эти два типа электрических водонагревателей могут иметь различное исполнение. Существуют приборы с косвенным нагревом, где тепловая энергия передается воде через дополнительный теплоноситель в теплообменном модуле. В этом случае нагревательные элементы подогревают специальную жидкость, которая, в свою очередь, передает тепло холодной воде в теплообменнике. Кроме того, в качестве элементов нагрева могут использоваться не только ТЭНы, но и другие устройства, например, инфракрасные источники.

Но все эти устройства намного дороже, поэтому в основном используются проточные и накопительные водонагреватели с прямым подогревом воды нагревательными элементами сопротивления, то есть ТЭНами. Ниже мы более подробно рассмотрим устройство, принцип работы, преимущества и недостатки обеих типов электрического водонагревательного оборудования. Это позволит вам сделать правильный выбор устройства для бесперебойного обеспечения горячей водой своего жилья, офиса или хозяйственного помещения.

Накопительный водонагреватель

Устройство накопительного водонагревателя довольно простое. Главным элементом прибора является емкость для воды, изготовленная из нержавеющей стали или алюминия. Если бак изготовлен из простой стали, то его внутренняя поверхность бака покрывается специальными материалами, улучшающими его эксплуатационные характеристики коррозионную стойкость. В накопительном баке устанавливается нагревательный модуль, состоящий из одного или нескольких ТЭНов. ТЭНы могут быть «мокрыми» или «сухими». В первом случае нагревательный элемент контактирует непосредственно с водой, а во втором он помещается в трубку, которая и нагревает воду.

Вся эта конструкция помещается во внешний кожух и изолируется от него специальным термоизоляционным материалом. В баке устанавливается термостат и другие необходимые датчики, подключенные к системе автоматики и информационным модулям. На внешней оболочке прибора монтируется система управления, механическая или электронная. Ниже представлена классическая схема накопительного водонагревателя в разрезе с минимально-необходимым набором элементов.

Как работает накопительный водонагреватель? Все довольно просто! Принцип действия бойлера построен на свойствах воды с разной температурой. Как мы знаем из школьного курса физики теплая жидкость стремится вверх, а холодная вниз. Именно на этом физическом явлении и построена работа всех накопительных водонагревателей. Снизу прибора подается холодная вода и нагревается ТЭНом. Поднимаясь она удаляется из бака через высокий патрубок забора горячей воды. Сам процесс простой, но для надежного функционирования всей системы требуется установка дополнительных элементов и систем как внутри бака, так и на защитном кожухе.

Внутри накопительной емкости устанавливается магниевый анод, который необходим для уменьшения количества свободных ионов в воде. Этот элемент позволяет заметно уменьшить коррозию внутренних частей бойлера. А также в баке устанавливается термостат, позволяющий регулировать температуру воды и отключать ТЭНы при достижении необходимого температурного режима. Весь процесс нагрева и отбора горячей воды в бойлере представлен на следующем рисунке.

В большинстве электрических накопительных водонагревателей устанавливаются датчики температуры, с выводом показаний на электронный дисплей или механический термометр. Подача холодной воды осуществляется через кран с обратным предохранительным клапаном. Управление режимами работы бойлера осуществляется как электронными модулями, так и механическими регуляторами в более простых моделях. К достоинствам накопительных электрических водонагревателей можно отнести возможность нагрева больших масс воды и низкое энергопотребление, а к недостаткам высокую стоимость.

Проточный водонагреватель

Устройство проточного водонагревателя полностью отличается от схемы принципа действия накопительного оборудования. Этот прибор не имеет емкости для накопления воды, а ее нагрев происходит при постоянном потоке жидкости через нагревательный модуль. В качестве такого модуля используется конструкция из труб с ТЭНами, которые могут располагаться как снаружи, так и внутри конструкции. Лучшим материалом для изготовления нагревательного модуля является медь, но в более дешевых моделях может быть использована нержавеющая сталь или алюминий.

Кроме модуля для нагрева воды в состав прибора входят различные дополнительные устройства. Датчик потока воды необходим для определения минимального напора воды, при котором можно эксплуатировать водонагреватель. Температурный датчик, регулятор температуры (термостат) предназначены для управления режимами работы. Тепловой предохранитель отключает систему при превышении максимально возможных температурах потока воды. На нижеприведенной картинке показана классическая схема электрического проточного водонагревателя в разрезе.

Как работает проточный водонагреватель? Этот процесс будет понятен даже школьнику! Из представленной схемы понятно, что холодная вода попадает в прибор через патрубок, а доступ в нагревательный модуль ей открывает реле давления. При низком давлении водонагреватель функционировать не будет. Регулятор температуры управляет процессом нагрева. Вода, нагретая до необходимой температуры, выводится наружу и подается в смеситель для использования потребителем. К достоинствам проточных электрических водонагревателей можно отнести невысокую стоимость и мгновенный нагрев воды, а к недостаткам высокое электропотребление и особые условия к электропроводке.

Обзор рынка электрических водонагревателей

В настоящее время на российском рынке электрического водонагревательного оборудования присутствует большее количество производителей как отечественных, так и иностранных. Конечно в основном доминируют иностранные производители такие как MTS и Lorenzi Vasco, но называть их продукцию чистым импортом нельзя. Большинство компаний открывает в России собственные производственные мощности полного цикла, с изготовлением основных комплектующих изделий. Это позволяет снизить себестоимость продукции и сделать ее доступной широкому кругу покупателей. Одной из таких компаний является итальянская корпорация Thermex, продукция которой уже практически стала российским брендом.

Более двадцати лет компания «Термекс» успешно работает в России, открывает собственные заводы и обеспечивает наш рынок электрическими водонагревателями высокого качества. Модельный ряд от этого производителя включает все типы электрического оборудования для нагрева воды. Популярность водонагревателя Термекс среди потребителей очень высока за счет инновационных идей, используемых при его изготовлении. Принцип работы водонагревателя Термекс, независимо от типа устройства, не отличается от аналогичных изделий других производителей. Но сразу следует сказать, что продукция компании завоевала доверие российского покупателя своими техническими характеристиками и доступной ценой.

Чем же так хороши водонагреватели от корпорации «Термекс»? Все очень просто! Модельный ряд продукции очень широк и позволяет практически любому потребителю подобрать оборудование для нагрева воды под свои нужды. Электрические накопительные водонагреватели Термекс выпускаются в широком диапазоне внутренних объемов от 10 до 300 литров. Проточные нагреватели различной мощности позволяют практически мгновенно нагреть проточную холодную воду до необходимой температуры.

К другим преимуществам электрических водонагревателей Термекс можно отнести следующие технологические и конструктивные особенности:

• модельный ряд накопительных водонагревателей состоит как из круглых, так и плоских моделей различного объема с лаконичным дизайном;
• качественная теплоизоляция изделий и автоматический контроль режимов работы позволяют значительно экономить электроэнергию;
• в различных моделях используется как электронное, так и механическое управление, что позволяет оптимизировать весь процесс нагрева воды;
• баки накопительных водонагревателей изготавливаются из специальной нержавеющей стали с высокой антикоррозионной стойкостью;
• в проточных водонагревателях нагревательный модуль полностью производится из меди, что повышает его надежность и долговечность;
• в некоторых моделях накопительных водонагревателей внутренняя поверхность баков покрывается биостеклофарфором, который полностью исключает коррозию емкости.

Кроме этого, в модельный ряд продукции от компании «Термекс» входят электрические водонагреватели с комбинированной системой нагрева воды.

Где купить

Максимально быстро приобрести оборудование для нагрева воды можно в ближайшем специализированном магазине. Оптимальным же, по соотношению цена-качество, остаётся вариант покупки в Интернет-магазине АлиЭкспресс. Обязательное длительное ожидание посылок из Китая осталось в прошлом, ведь сейчас множество товаров находятся на промежуточных складах в странах назначения: например, при заказе вы можете выбрать опцию «Доставка из Российской Федерации»:

Заключительная часть

Выбор типа оборудования для нагрева вода зависит от условий использования данной техники и финансовых возможностей потребителя. Если вам необходима основательная система с большими объема, то следует отдать предпочтение накопительным приборам, невзирая на затраты. Для тех кому горячая вода необходима здесь и сейчас в небольших объемах отлично подойдут проточные водонагреватели.

Видео по теме

Устройство и принцип работы бойлера

В нынешнее время автономное горячее водоснабжение в квартирах и частных домах становится все более популярным. Централизованное ГВС стало дорогим и неэкономичным, оттого оно постепенно уходит в прошлое. На смену ему приходят водонагреватели различных конструкций, самые распространенные из них – аппараты накопительного типа. В данной статье мы как раз и рассмотрим устройство и принцип работы бойлера для нагрева воды.

Виды накопительных водонагревателей

На данный момент существует несколько разновидностей агрегатов для автономного горячего водоснабжения. Все они созданы с одной целью, но достигают ее по-разному, то бишь, с использованием различных энергоносителей. Домовладелец имеет возможность выбрать тот, что оптимально подходит ему по всем параметрам.

Итак, на современном рынке предлагаются нагревательные бойлеры следующих видов:

• электрические накопительные нагреватели;
• бойлеры косвенного нагрева;
• газовые бойлеры;
• проточные нагреватели.

Примечание. В прямом переводе с английского слово «бойлер» означает «котел». Это значит, что к ним относятся не только накопительные, но и всяческие проточные водонагреватели. Не принимать их во внимание будет некорректным по отношению к пользователям.

Электрические бойлеры

Это самый распространенный вид аппаратов для ГВС, чаще всего применяющийся в квартирах и небольших частных домах. Причина такой популярности — относительно невысокая стоимость и простота установки, для которой не требуется никаких разрешительных документов. Аппараты довольно надежны в эксплуатации и удовлетворяют большинству требований пользователей. Чтобы понимать принцип действия водонагревателя, рассмотрим его устройство, показанное на рисунке:

Агрегат представляет собой бак, обычно – круглой или овальной формы, заключенный в слой теплоизоляционного материала (как правило – пенополиуретан), прикрытого декоративным кожухом. Сама емкость может быть сделана из таких материалов:

• сталь с эмалированным покрытием;
• нержавеющая сталь;
• пластик.

Электрический ТЭН, размещенный в нижней части бака, нагревает воду до температуры, ограничиваемой термостатом. Ее максимальное значение, принятое во всех электрических бойлерах, равно 75 ºС. Пока нет водоразбора, устройство электрического бойлера предусматривает поддержание установленной температуры в режиме автоматического включения и выключения ТЭНа. Последний имеет дополнительную защиту от перегрева и в нештатной ситуации автоматически отключится при достижении температуры воды 85 ºС.

Примечание. Оптимальный режим работы для бойлера – это нагрев до 55 ºС. В таком режиме аппарат обеспечивает нужное количество воды для ГВС и в то же время экономит электроэнергию. К сожалению, часто накопительный водонагреватель работает на максимальной мощности из-за того, что в зимнее время из водопровода поступает слишком холодная вода и ТЭН в экономичном режиме не успевает ее прогревать.

Водоразбор происходит через трубку, выведенную в верхнюю зону бака, где вода самая горячая. В то же время подпитка холодной водой предусмотрена в нижнюю часть бойлера, где установлен ТЭН. Для защиты стальных баков от электрохимической коррозии устройство водонагревателя включает в себя магниевый анод. С течением времени он разрушается, а потому требует замены приблизительно 1 раз в 2—3 года.

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.

Газовые накопительные водонагреватели

Эти аппараты конструктивно и внешне напоминают электрические бойлеры. Все тот же подвешиваемый на стену бак, покрытый слоем утеплителя, только внизу установлена газовая горелка, а вверху имеется патрубок дымохода. Газовый бойлер работает по такому же принципу, только источником тепла служит горелка, нагревающая емкость с водой. Устройство водонагревателя показано на схеме:

Как видно на рисунке, нагрев осуществляется не только от горелки, но и путем отбора тепла продуктов горения. Это достигается за счет стального газохода с рассекателями, проходящего вертикально сквозь емкость и обменивающегося теплом с водой. Работой горелки управляет электронный блок, чья задача – потушить или разжечь ее при достижении установленной температуры либо ее понижении. Как водится, для защиты корпуса конструкция бойлера предусматривает магниевый анод.

Данный тип водонагревателей не слишком популярен из-за сложностей при оформлении и подключении газоиспользующих установок. Кроме того, для эксплуатации газового бойлера понадобится полноценный дымоход, выполнить это требование не всегда возможно или слишком дорого.

Достоинство накопительных водонагревателей состоит в том, что они сходу могут выдать большой расход воды для ГВС, но в течение ограниченного промежутка времени. После этого им требуется перерыв для приготовления очередной порции воды.

О проточных нагревателях воды

В отличие от накопительных бойлеров принцип работы проточного водонагревателя состоит в том, чтобы не заблаговременно, а быстро прогревать проточную воду по мере необходимости.

Источниками тепла служат те же электрические ТЭНы и газовые горелки, только включаются они после того, как в доме открывается кран горячей воды. К таким нагревателям относятся:

• газовые колонки;
• проточные электронагреватели.

Примечание. Иногда для обеспечения ГВС частного дома применяется пластинчатый бойлер, представляющий собой водоводяной теплообменник. Как и бойлер косвенного нагрева, он передает энергию теплоносителя воде, только делает это в проточном режиме.

Конструкция газовой колонки довольно сложна, а потому заслуживает отдельной темы. Электрический же водонагреватель прост: в нем проточную воду греет мощный ТЭН. Обладая таким достоинством, как небольшие размеры, аппарат имеет слишком высокую потребляемую мощность и оттого сфера его применения ограничена. Устройство проточного электрического бойлера показана на рисунке:

Преимущество проточных водогрейных аппаратов состоит в том, что нагретую воду они могут подавать без подготовки и в течение неограниченного времени. Зато имеет пределы ее расход, что важно при большом количестве потребителей.

Заключение

Если распределить все перечисленные приборы по популярности, то первое место уверенно займут электрические бойлеры, причины этому понятны. На втором месте находятся газовые колонки, третье остается за бойлерами косвенного нагрева.

Устройство и принцип работы накопительного электрического водонагревателя

Стандартный принцип работы накопительного электрического водонагревателя объясняется взаимосвязью между конструктивными элементами водогрейного оборудования и простыми законами элементарной физики.

Температура и скорость нагрева, а также объём воды напрямую зависят от нескольких факторов, которые обязательно должны учитываться при выборе бойлера.

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.

Корпус водогрейного прибора

Электрические накопительные бойлеры, как правило, характеризуются наличием внешней оболочки, представленной стальным корпусом. Водогрейные приборы с минимальным полезным объемом, который не превышает 15 л, чаще всего выпускаются с высокопрочным пластиковым корпусом.

Горизонтальный накопительный водонагреватель

Модельный ряд, представленный водонагревательными приборами с объемом в 30 л, чаще всего имеют комбинированный металло-пластиковый корпус. По форме в настоящее время выпускаются приборы цилиндрического, прямоугольного и slim типа.

Как производится установка водонагревателя в ванной комнате, вы узнаете на нашем сайте. Общие правила и рекомендации.

Критерии выбора электрического бойлера для воды представлены здесь.

Какой водонагреватель лучше выбрать — проточный или накопительный? Сравнение этих приборов приведено по ссылке.

Особенности бака

Наиболее современные накопительные водонагреватели обладают баком, выполненным на основе стабилизированных и высокопрочных стальных сплавов, которые характеризуются устойчивостью к коррозийным изменениям.

Внутренняя поверхность покрывается слоем стеклофарфора, который подвергается высокотемпературному обжигу. Стеклофарфоровое покрытие является химически нейтральным и коррозионно-устойчивым.

Устройство накопительного водонагревателя для вертикального монтажа

Особая кристаллическая структура стеклофарфорового бака способна выдержать даже очень высокие деформирующие нагрузки. Защиту внутреннего бака осуществляет магниевый анод, который эффективно предотвращает процессы коррозии электрохимического типа.

Нагревательные элементы и магниевый анод

Одним из основных конструктивных элементов водогрейного оборудования является стальной фланец, используемый для фиксации термо-электронагревателя в виде нихромовой спирали в медном кожухе, а также магниевого жертвенного анода и термостата.

Особенностью опорного фланца съемного типа является его закрепление на корпусе оборудования посредством обычного резьбового или болтового соединения.

Блок управления

Блок, отвечающий за управление и контроль водогрейной системы, включает в себя целый набор датчиков и специальных приборов, что позволяет осуществлять выбор и последующий контроль температурного режима нагреваемой воды, а также расход холодного и горячего водоснабжения. Также посредством специальных приборов производится контроль наполненности бака водой.

Принцип работы

Рассмотрим, как работает накопительный водонагреватель электрический. Накопительное водогрейное оборудование электрического типа отличается особым принципом функционирования, основанным на перемещении наиболее горячих водяных слоев вверх, и сдвиге холодной воды, обладающей высокой плотностью, в нижнюю часть резервуара с нагревательными элементами.

Первичное подключение водонагревательного прибора к электрической сети сопровождается включением ТЭНа и подогревом воды до температурного режима, при котором термостатные контакты провоцируют размыкание электрической цепи.

Принцип работы водонагревателя

Процессу инверсии подогретой до заданных показателей воды в подающую магистральную систему препятствует установленное обратное клапанное устройство. Именно благодаря наличию такой арматуры движение водного потока происходит только в одном направлении.

Открывание расходного крана в водоразборной точке вызывает поступление горячей воды к потребителям посредством специального патрубка, что сопровождается снижением показателей давления внутри накопительного резервуара. В результате происходит заполнение водогрейного бака холодной водой из водопроводной системы.

Присутствие на входном патрубке функционального рассекателя не позволяет горячей воде смешиваться с поступающими внутрь водогрейного резервуара холодными водяными потоками. Рассекающее устройство распределяет струю и одновременно снижает скорость её перемещения. Именно по этой причине поток холодной воды равномерно распределяется по самой нижней части водогрейного прибора, что позволяет установленному ТЭНу осуществлять эффективный нагрев.

Схема работы накопительного водонагревателя

Стандартная схема работы водогрейного оборудования базируется на принципе разделения нескольких водных слоев, отличающихся разным температурным режимом. Отбор горячей жидкости из водонагревателя производится через патрубок горячего водоснабжения.

Такая трубка имеет строго определенную длину, достигающую верхнего, наиболее прогретого слоя. Законы физики не позволяют располагать параллельно водогрейный прибор вертикальной конструкции.

Электрическая схема накопительного водонагревателя

Факторы, от которых зависит скорость нагрева

В любых накопительных водогреях, функционирующих с использованием электрической энергии, процесс нагрева воды осуществляется одним или двумя нагревательными элементами, которые могут обладать различными показателями мощности.

Комплектация небольших по объёму резервуаров (не более 15 л) представлена, как правило, одним нагревательным элементом мощностью 1,0 кВт. В накопительных электрических водонагревателях полезным объёмом 50 л чаще всего устанавливается ТЭН на 1,5 кВт. Высокомощные водогрейные конструкции, имеющие резервуар на уровне 100 л, оснащаются нагревательным элементом с мощность в 2,0-2,5 кВт.

Такой вариант нагревательного элемента носит название «мокрый».

Вода нагревается при соприкосновении с нагревательным элементом.

Время нагрева воды напрямую зависит от таких факторов, как мощность бойлера, площадь поверхности нагревательного элемента, а также коэффициент тепловой отдачи.

Современные проточники очень удобны в эксплуатации. Подключение проточного водонагревателя к электросети можно произвести своими руками, нужно лишь знать некоторые тонкости.

О том, что такое магниевый анод, для чего он нужен и как его заменить, читайте в этой публикации.

Чтобы сохранить воду в нагретом состоянии в условиях уже отключенного нагревательного элемента, необходимо изолировать накопительный резервуар от тепловых потерь. Поэтому крайне важно приобретать современное накопительное водогрейное оборудование, обладающее достаточным количеством высококачественного и долговечного теплоизоляционного материала.

Устройство и принцип работы накопительного водонагревателя

Содержание

Содержание

Накопительный водонагреватель, в отличие от проточного, постоянно содержит в себе заданный объем воды, который нагревается и поддерживается в определенных температурных пределах. Из чего состоит бойлер и как обеспечивает постоянный запас горячей воды, мы расскажем в данной статье.

Конструкция

Накопительные водонагреватели разделяются по способу передачи тепловой энергии к жидкости на модели прямого или косвенного нагрева.

По типу применяемых энергоресурсов выделяют электрическое и газовое оборудование.

Наиболее распространенными в быту являются электрические бойлеры прямого нагрева. Поэтому на его примере мы рассмотрим конструктивные особенности устройства:

Внешний корпус — предотвращает разрушение теплоизоляции и дополнительно защищает бойлер от механических воздействий извне.

Теплоизоляция — замедляет естественное остывание воды в баке за счет теплообмена с окружающей средой.

Внутренний бак — заполняемая водой емкость.

Трубка подачи холодной воды — точка подачи жидкости из центральной или локальной системы к бойлеру.

Трубка отбора горячей воды — узел подключения нагретой жидкости к смесителям и кранам в жилище.

Нагревательный элемент — у электрических моделей представлен тэном.

Магниевый анод — выполняет защитные функции основных элементов от разрушающего воздействия электрохимических процессов.

Термостат — фиксирует и регулирует температуру жидкости.

Блок управления и сигнализации — позволяет регулировать величину нагрева, контролировать текущие процессы, устанавливать режимы работы.

В каталоге накопительных водонагревателей представлены модели различной ценовой категории. Что обусловлено отличиями комплектующих элементов и их характеристиками.

Корпус

Помимо защиты теплоизоляции выполняет декоративную функцию и повторяет форму внутреннего бака водонагревателя. Могут быть из металла или полимерных материалов. Конструктивно изготавливаются плоскими, цилиндрическими, прямоугольными (призмовидными), узкими.

По способу фиксации на стене существуют вертикальные и горизонтальные модели. Первый вариант более востребован за счет высокой энергоэффективности и быстрого нагрева. Второй тип актуален в помещениях с низкими потолками или местах, где размещение стандартного накопительного водонагревателя невозможно. Также существуют универсальные модели, которые допустимо располагать и горизонтально, и вертикально.

Теплоизоляция

Выполняется слоем вспененного полиуретана или поролона, заполняющего пространство между корпусом и баком. Вещество отличается большим количеством воздушных включений.

Чем больше слой теплоизоляции, тем дольше происходит передача тепловой энергии от теплоносителя к окружающей среде. Достаточной толщиной считается теплоизоляция от 3 см и более. Нагретая вода длительно сохраняет заданные тепловые показатели, снижая потребность в повторном включении нагревательного тэна.

Предназначен для наполнения нагреваемой жидкостью, поэтому обязательно должен обеспечить надлежащую прочность и герметичность. Бак, не выдерживающий давления воды, может покрыться трещинами и преждевременно выйти из строя.

В основе бака используется сварная стальная конструкция, которую изнутри покрывают антикоррозийным составом:

• Эмалью.
• Стеклокерамикой.
• Полимерно-композитными материалами.
• Медью.

В зависимости от модели накопительного водонагревателя объем бака варьируется в пределах от 10 до 200 л. Размеры подбираются в соответствии с количеством человек, использующих горячую воду и точек водозабора.

Количество человек, потребляющих горячую воду

Количество человек, потребляющих горячую воду друг за другом

Количество водозаборных точек в доме

Минимальный объем бойлера, л

Нормальный объем бойлера, л

Некоторые производители изготавливают бак полностью из нержавеющей стали. Такие баки защищены от коррозии, устойчивы к воздействиям агрессивных веществ до момента нарушения защитного слоя.

Трубки холодной и горячей воды

Вода из системы подается через специальный патрубок, выведенный в нижнюю часть бака. Дополнительно трубка холодной воды ограничивается рассекателем — барьером, препятствующим смешиванию нагретой и холодной жидкости.

Трубка для отбора горячей воды выведена в верхнюю часть бака, где скапливается наиболее горячий слой.

Если в подключенном накопительном водонагревателе открутить выходной шланг, жидкость вытекать не будет. Максимум выльется 0,3–0,5 л из верхнего слоя, а все, что ниже уровня, останется в баке.

Та же ситуация, если открутить только шланг подачи холодной воды. Перекрытый выход не даст замещения воды воздухом, и движение жидкости будет слабым или вовсе не начнется. Дополнительным препятствием на пути слива воды с бака выступает обратный клапан.

Тэны состоят из нити накала в керамическом или кварцевом наполнителе и электрических выводов. Омическое сопротивление нити определяет мощность нагревателя. Некоторые виды бойлеров могут оснащаться несколькими тэнами для повышения производительности и возможности экономии электроэнергии. Конструктивно все электрические тэны разделяются на мокрые и сухие.

Мокрые погружаются непосредственно в подогреваемую воду. Они дешевле, но в случае пробоя изоляции между нитью и трубкой вся вода оказывается под напряжением. А использующий воду может получить удар электротоком.

Сухие тэны закрыты стеатитовым или керамическим кожухом, внутри которого расположен нагревательный элемент, отделенный от диэлектрической колбы воздушным зазором. В более дорогих моделях зазор заполняется маслом, у которого выше теплопроводность и больше энергоэффективность.

Представлен в виде магниевой трубки в центре бака водонагревателя. Является более активным элементом, чем медь, покрывающая тэн. Поэтому оксид кремния выпадает в виде осадка именно на магниевом аноде, увеличивая продолжительность службы нагревательного элемента.

В накопительных водонагревателях с мокрым тэном и баком из нержавеющей стали участвует в электролитическом процессе. Железо и медь являются гальванической парой и при наличии слабого водного электролита вступают в электрохимическую реакцию. Магний анода принимает удар на себя и разрушается сам, сохраняя основные элементы бойлера.

Термостат

Измеряет температуру воды в текущий момент. В случае нагрева до установленного предела, к примеру, 75°С, отключает цепь питания. В накопительных водонагревателях могут использоваться механические или электронные термостаты.

Механический контролирует температуру за счет биметаллической пластины, которая деформируется от нагрева и перемещает контакты. Электронные модели оснащаются терморезистором, который изменяет свое оммическое сопротивление пропорционально степени нагрева.

Блок управления

Представлен кнопочным или сенсорным модулем в нижней части накопительного водонагревателя. Термометр может выполняться стрелочным или на электронном табло. Позволяет выставлять максимальную температуру нагрева, переключать режимы работы.

Современные модели могут включать в себя дистанционное управление через мобильное приложение. Некоторые оснащены функцией почасового программирования на сутки или неделю.

Принцип действия

Смонтированный и правильно подключенный к системе водоснабжения бойлер работает по следующему принципу:

• Открывается горячая вода и происходит забор жидкости из верхних слоев бака.

Давление в емкости снижается, пока не станет меньше напора от патрубка с холодной водой.

Открывается обратный клапан, который не позволяет воде вернуться из накопительного водонагревателя обратно в систему, и обеспечивает подачу новой порции жидкости из трубопровода.

Рассекатель, установленный над патрубком подачи холодной воды препятствует смешиванию с уже нагретой жидкостью. Холодный поток заполняет нижний объем, сохраняя верхний слой теплым.

При достаточном заполнении холодной водой погружной датчик температуры остывает и замыкает контакты цепи питания нагревательного тэна.

Тэн, расположенный в нижней части бака, подогревает холодную воду. За счет конвекции теплая жидкость поднимается вверх, освобождая место для холодного потока.

При заполнении бака давление воды восстановится и перекроет обратный клапан.

Вода постепенно нагреется до установленной температуры. По достижении данной отметки термостат даст сигнал на отключение тэна.

Накопительный водонагреватель останется в таком состоянии до тех пор, пока не начнется повторное использование горячей воды или пока жидкость в баке не остынет естественным способом. За счет теплоизоляции бойлера естественное остывание занимает несколько часов.

Подводя итоги

Накопительный водонагреватель отлично подходит как для квартир, так и для частных домов и дач. Правильно подобранная модель в течении многих лет может обеспечивать горячей водой всю семью.

Слабым местом любого бойлера является нагревательный элемент, страдающий отложениями известкового налета. Жесткая вода может разрушить тэн за несколько лет. Поэтому всем накопительным водонагревателям рекомендуется проводить периодическое техобслуживание с заменой магниевого анода.

Устройство бойлера для нагрева воды

Горячая вода в квартире или доме всегда была неотъемлемой частью комфорта, без которого современный человек не представляет своей жизни.

Устройство бойлера для нагрева воды — фото

Нередки случаи, когда горячую воду в квартирах отключают, а в частном секторе хозяин вообще сам должен позаботиться об ее наличии. Помочь в этом вопросе могут водонагревательные приборы. Устройство бойлера для нагрева воды может быть самым разным, но главная отличительная особенность его от проточных нагревателей – наличие аккумулирующего резервуара, в котором постоянно находится запас подогретой, готовой к использованию воды.

Современные накопительные водонагреватели могут быть прямого или косвенного действия. В качестве источника энергии бойлеры прямого нагрева могут использовать электричество или природный газ. В системах косвенного нагрева теплообмен происходит от системы отопления дома или от других источников тепловой энергии (например, солнечных водонагревателей).

Рассмотрим различные схемы устройства современных бойлеров.

Бойлеры прямого нагрева

В таких системах передача тепловой энергии идет непосредственно на на греваемую для дальнейшего бытового использования воду. Они могут быть электрическими или газовыми.

Электрический бойлер прямого нагрева

Компоновка, расположение, размещение входных и выходных патрубков , система контроля и автоматики от производителя к производителю может существенно различаться, однако принципиальная схема – едина. На рисунке приведен ее общий упрощенный вид:

Электрический бойлер прямого нагрева — схема

• Вся конструкция собрана в металлическом корпусе (1), имеющем то или иное внешнее декоративное исполнение. Внутри расположен бак для воды (2), а пространство между ним и внешним корпусом заполнено термоизоляционным материалом (3), чаще всего – пенополиуретаном.
• Подача холодной воды осуществляется через заборный патрубок (4), на который ставится обратный клапан и предохранительный клапан, срабатывающий при превышении давления внутри бойлера. Труба подачи (10) обычно, во избежание образования турбулентных потоков воды, оснащается сетчатым распылителем.
• Через шнур питания (5) на на гревательный элемент — ТЭН (9) подается переменный ток. Устройство обязательно снабжается системой контроля температуры и терморегулятором, позволяющим выставить требуемый уровень нагрева воды и производить автоматическое отключение подачи электропитания при достижении необходимой температуры.
• Патрубок (6) подключается к системе горячего водоснабжения — через него подогретая вода через трубку (8) из верхней части бойлера поступает на точки потребления. Необходимое давление поддерживается постоянно открытой подачей холодной воды – она пополняет бак по мере расхода, и он всегда остается наполненным.
• Воздушный клапан (7) служит для стравливания воздуха при первоначальном заполнении бойлера водой – он не дает образоваться воздушной подушке.

Чтобы в баке с водой не возникало гальванической коррозии, в нем располагают анод, выполненный из магния. Его электропотенциал меньше, чем у корпуса бака или поверхности нагревательного элемента, поэтому разрушительные процессы коррозии будут воздействовать именно на него. Периодически, по мере коррозии и зарастания, анод заменяют на новый.

Подобная схема проста, и является наиболее распространенной среди бытовых бойлеров. Подобные устройства, как правило, недороги, что обуславливает их популярность у потребителей. Главный недостаток – ТЭН работает непосредственно в нагреваемой проточной воде, что ведет к достаточно быстрому его зарастанию растворенными в ней минеральными отложениями.

Газовый бойлер прямого нагрева

Газовый бойлер достаточно прост по принципу своего действия и имеет следующее общую компоновку:

Газовый накопительный водонагреватель

• В металлическом корпусе (чаще всего – из нержавеющей стали), имеющем надежную термоизоляцию, расположен бак для воды.
• Через патрубок (1) в нижнюю часть емкости подается холодная вода. В верхней части бака вварен патрубок для забора подогретой воды с последующей ее раздачей на точки потребления.
• Газовая горелка находится под донной частью емкости (4), ее закрывает от воды полукруглая панель, играющая роль теплообменника.
• Вторым теплообменником является труба для отвода продуктов сгорания – она проходит через емкость с водой. Отвод газов производится через обычный дымоход или систему коаксиального типа (в зависимости от модели бойлера – с открытой или закрытой камерой сгорания).
• Магниевый анод (5) служит для сбора накипи – его необходимо регулярно менять, по мере зарастания.
• Бойлер обязательно снабжен системой автоматического контроля – термостатом (3), для отслеживания уровня температуры, клапаном для перекрытия подачи газа при достижении установленного уровня нагрева воды, устройством пьезорозжига – для автоматического запуска газовых горелок при остывании жидкости по мере ее расхода.

Бойлер, работающий на газе, имеет высокую производительность, он значительно экономичнее электрического. Однако есть у него и существенные недостатки – он требует обязательного дымохода, и его установка сопряжена с процессом согласования проекта с контролирующими органами технадзора. Кроме того, такие бойлеры прямого нагрева – намного дороже электрических.

Бойлеры косвенного нагрева

Главное принципиальное различие – подогреваемая для бытовых нужд ( так называемая , санитарная) вода не имеет непосредственного контакта с электрическими или газовыми устройствами нагрева. Передача тепла идет за счет подключения к системе отопления дома (или иным источникам горячей котловой воды).

Такой бойлер устанавливают чаще всего в комплексе с одноконтурным отопительным котлом. Этот тип бойлера может иметь объем , измеряемый десятками или сотнями литров, и какой из них выбрать — будет зависеть от количества домочадцев. Производятся модели напольного исполнения, или которые крепятся к стене горизонтально или вертикально на специальные кронштейны.

По организации теплообмена они могут иметь совершенно различную компоновку:

Бойлер со спиралевидным теплообменником

Этот бойлер устроен следующим образом:

Бойлер косвенного нагрева с теплообменником — змеевиком (фото в разрезе)

• Внутри термоизолированного корпуса помещён объемный бак для санитарной волы. В его полости установлен теплообменник (2), имеющая форму змеевика.
• Через патрубки 3 и 4 производится циркуляция теплоносителя – горячей технической воды, получаемой от одноконтурного котла. Тепло передается санитарной воде, поступление которой осуществляется в нижнюю часть емкости через входной патрубок (1).
• Отвод нагретой санитарной воды осуществляется из вехней части бака через патрубок (5).

Змеевик в некоторых моделях расположен ближе к нижней части емкости , куда опускается холодная вода, а в других — равномерно распределен по всему баку, что позволяет быстрее нагреть весь объем жидкости.

Производятся бойлеры, в конструкцию которых входят две трубки теплообменника. Через один контур проходит теплоноситель, нагретый котлом, а по второму — от других возможных источников тепла, например, от солнечных водонагревателей.

Схема «бак в баке»

Другой вариант бойлера косвенного нагрева не имеет внутри змеевиков с теплоносителем, а устроен несколько иначе. Он состоит из двух емкостей , которые установлены одна в другую. Естественно, бак, который расположен внутри, имеет меньший объем – он явлеятся аккумулятором нагретой санитарной воды.

Косвенный нагрев по принципу «бак в баке»

На схеме хорошо видно внутреннее строение данной модели.

• Через трубу 1, осуществляется подача во внутренний бак холодной санитарной воды.
• Патрубки 2 и 4 подключены к системе отопления – по ним циркулирует котловая горячая вода.
• Внутренний бак (3) изготавливается из нержавейки.
• Через патрубок 5 идет забор согретой воды для бытового потребления.

Положительные качества бойлеров косвенного нагрева:

• Хорошая производительность прибора, если теплообменник имеет достаточную площадь, и бойлер подключён к котлу высокой мощности.
• Экономия электроэнергии и отсутствие нагрузки на электросеть.
• Теплоноситель не контактирует с санитарной водой. Через теплообменник проходит специально подготовленная вода, которая содержит минимум солей.
• Возможность переключить бойлер на разные источники энергии, например, в зимнее время он может работать от от опительного котла, а в летнее — от солнечной батареи.

Однако, есть и недостатки:

• При нагреве воды в бойлере, снижается температура в системе отопления.
• Это — достаточно дорогостоящее оборудование, по сравнению с бойлером прямого нагрева.
• Весь комплекс занимает достаточно много места, т.е . для него лучше отвести отдельное помещение, что не всегда возможно.

С устройством бойлера для нагрева воды косвенного действия можно подробнее ознакомиться, посмотрев приложенный к статье видеоматериал:

Видео — обзор возможностей бойлера косвенного нагрева

Бойлеры комбинированного действия

Удачным вариантом являются бойлеры, которые сочетают в себе оба принципа. Они подключаются к контуру отопления, но их конструкция подразумевает и наличие собственного нагревательного элемента. Для примера – схема устройства нагревательного бойлера SMART компании ACV:

Примерная схема бойлера комбинированного нагрева

• В ударопрочном полипропиленовом кожухе (10) установлен стальной наружный бак (8) из листовой тали с надежной пенополиуретановой термоизоляцией (3). Он служит для циркуляции воды из системы отопления, подводимой от котла через патрубки (11).
• Внутри него размещен бак для санитарной воды из нержавеющей стали (9). В него предусмотрен вход воды из ГВС (14) и отвод ее к точкам потребления через трубку (2).
• В верхней части расположена крышка (7) с ручным воздухоотводом (1) – для первоначального заполнения системы.
• Внутри внешнего бака размещен ТЭН мощностью от 2 до 6 кВт (5) – он будет включаться по команде автоматического контроллера, если термостат (4) фиксирует недостаточность нагрева через систему внешнего теплообмена. В летний период, когда система отопления выключена, ТЭН будет являться основным источником тепловой энергии.
• Панель управления оснащена необходимыми устройствами регулировки – температуры нагрева санитарной воды, таймером включения ТЭНа (например, для его использования по льготному ночному тарифу).

Подобная конструкция бойлера является наиболее универсальной, и сочетает положительные качества всех упомянутых выше систем. Пожалуй, единственный недостаток такого водонагревателя – достаточно высокая цена.

Выбирая водонагреватель, просчитайте все за и против каждого варианта, посмотрев на характеристики каждого из них. Важно также обратить внимание на размер выбираемого прибора и продумать место, которое он должен занять .