Принцип роботи бойлера: електричні накопичувальні і інші варіанти, елементи, відео та фото

Наша сеть партнеров Banwar

Установка бойлера дозволяє назавжди вирішити проблему відсутності в будинку гарячої води.

Хочете дізнатися, як працює бойлер? Давайте з'ясуємо, які бувають види водонагрівачів, як вони влаштовані зсередини і чим різні моделі відрізняються один від одного. А заодно розберемо, яка конструкція краще підійде для холодної води зі свердловини, а яка - для домашнього водопроводу.

Для чого потрібен бойлер

Слово бойлер перекладається з англійської мови як кип'ятильник або котел. У побуті бойлером прийнято називати будь-який електричний, паровий або газовий теплообмінний прилад, призначений для підігріву непитної холодної води.

До встановлення побутових водонагрівачів вдаються в наступних випадках:

1. Приватний сектор. У приватних будинках вода для побутових потреб підігрівається на печі або на газовій плиті. Щоб полегшити собі життя і влітку не топити грубку, в будь-якому приватному будинку можна встановити бойлер. Єдина умова - наявність в будинку централізованого або автономного водопостачання;

У приватному будинку бойлер можна встановити в підсобному приміщенні або в гаражі.

1. Багатоквартирні будинки. Централізовані системи ГВП (гарячого водопостачання) у багатьох невеликих містечках з деяких пір взагалі перестали існувати. У таких випадках установка електричного бойлера - єдина можливість постійно мати в квартирі гарячу воду;
2. Нежитловий фонд. Будиночки в дачних кооперативах, літні бази відпочинку, а також тимчасове або сезонне житло відносяться до нежитлового фонду, тому в них не може бути гарячого водопостачання. Щоб забезпечити собі мінімальний комфорт, в таких будинках можна встановити електричний водонагрівач;
3. Профілактичні роботи. У всіх населених пунктах з централізованим ГВП як мінімум один раз на рік його робота повністю припиняється на три-чотири тижні для планових профілактичних робіт. Зазвичай це відбувається в літній період, проте багато людей не готові цілий місяць обходитися без гарячої води, тому встановлюють в квартирах електричні бойлери.

Таку схему можна використовувати при частому відключенні гарячої води.

У деяких регіонах гаряча вода подається в мережу по годинах, згідно заздалегідь встановленим графіком. Щоб у будь-який час доби мати запас гарячої води, я раджу врізати накопичувальний бойлер в розрив внутрішньо мережі ГВП.

Різновиди побутових водонагрівачів

При виборі водонагрівача, багатьох покупців цікавить всього два технічних параметра:

1. обсяг накопичувального бака;
2. електрична споживана потужність.

Не варто сподіватися на продавця - його завдання продати, а користуватися вам, причому не один рік.

Електричні накопичувальні водонагрівачі

Найчастіше в побуті застосовуються електричні моделі водонагрівачів. Вони можуть зовні відрізнятися між собою, однак внутрішній устрій у них приблизно однакова:

1. Зовнішній корпус зазвичай виготовляється з листової сталі товщиною 0,6-0,8 мм. Зверху на нього наноситься декоративно-захисне покриття з поліефірної емалі;
2. Водяний бак розташований всередині зовнішнього корпусу. Для його виготовлення використовується листова сталь товщиною 0,8-1,2 мм. Зсередини він покривається шаром антикорозійного захисту, яка може бути трьох видів:

• Термозміцнення емалеве покриття - зазвичай застосовується в бюджетних моделях. Вважається не дуже міцним, тому що емаль розтріскується, а потім відвалюється шматками від різких перепадів температури;
• Склокераміка або стеклофарфор - має більшу міцність за рахунок того, що наноситься при високій температурі, тому міцно спікається з корпусом бака;
• Титанове напилювання - вважається найбільш міцним і довговічним, тому таке покриття зустрічається тільки на дорогих моделях.

Все просто: більше функцій - дорожче ціна.

1. Теплоізоляція може мати товщину від 20 до 40 мм. Вона виконується у вигляді прошарку зі спіненого поліуретану, який задувається в простір між зовнішнім корпусом і водяним баком;
2. Магнієвий анод служить для антикорозійного захисту. Він встановлюється безпосередньо поруч з Теном, і оберігає стінки бака і нагрівальний елемент від електрохімічної корозії:

• Магній запобігає окисленню заліза у воді, але при цьому сам поступово руйнується і осідає на дно;
• Заводська інструкція рекомендує міняти захисний анод не менше ніж один раз на рік, тому що після руйнування магнієвого стрижня, відразу ж починає іржавіти корпус бака;

Робота водонагрівача зі зношеним анодним стрижнем швидко призведе до руйнування стінок водяного бака.

1. ТЕН (трубчастий електронагрівач). Електричний нагрівач завжди розташовується в самій нижній частині водяного бака. Для його установки застосовується два типи кріплень:

• Різьбове кріплення виконано у вигляді латунної різьбовій пробки із закріпленим в ній Теном, яка вкручується в різьбовий патрубок в нижній частині водяного бака. Такий тип кріплення застосовується в пристроях обсягом до 50 літрів;
• Фланцеве кріплення являє собою круглий металевий фланець діаметром 90-140 мм, який кріпиться через гумову прокладку декількома болтами до нижньої частини бака. На фланці, крім Тена встановлений термостат і магнієвий анодний стержень.

Для заміни електронагрівача або магнієвого анода потрібно зняти з водяного бака нижній фланець.

1. Термометр може бути механічним або цифровим. Він розташований на лицьовій стороні зовнішнього корпусу, і служить для візуального контролю температури гарячої води;
2. Термостат призначений для включення і відключення Тена при досягненні заданої температури води. Він може мати ручну або електронне регулювання:

• Електромеханічна частина термостата знаходиться зовні водяного бака, а термочутливий датчик розташований всередині, поруч з нагрівальним елементом;

• Діапазон робочих температур від +30 ° C до +75 ° C;
• Температура аварійного відключення нагрівача +85 ° C

1. Індикаторний світлодіод. Він підключається до термостата і сигналізує про включений або вимкненому стані нагрівального елементу;
2. Водяні патрубки. Для підведення холодної і відбору гарячої води, в корпус водяного бака уварені два металевих патрубка, які зовні закінчуються різьбленням для підключення до водопроводу:

• Підвідний патрубок має невелику довжину. Усередині водяного бака він закінчується на рівні Тена, щоб подавати холодну воду, безпосередньо до нагрівального елементу;
• Зворотній клапан. Щоб нагріта вода не стікала під тиском назад в водопровідну систему, на підвідний патрубок встановлюється зворотний клапан;
• Запобіжний клапан вбудований всередині зворотного клапана. Він потрібен для того, щоб водяний бак не розірвало від підвищення тиску під час нагрівання води;
• Водорозбірний патрубок для гарячої води проходить в корпусі водяного бака до самого верху. Це дозволяє відбирати нагріту воду з верхньої частини бака.

1. Монтажний кронштейн. Для кріплення бойлера до стіни, зовні на його корпусі в верхній частині розташована монтажна пластина з кріпильними отворами. Заповнений бак з водою має велику вагу, тому я раджу використовувати для його установки тільки штатні кріплення з комплекту поставки.

Установка горизонтального бойлера дозволить заощадити місце в невеликій ванній кімнаті.

Накопичувальні бойлери виробляються в горизонтальному або вертикальному виконанні. Спосіб установки залежить не тільки від розташування кронштейну, а й від його внутрішнього устрою.

Принцип дії електричного накопичувального водонагрівача нагадує електрочайник. Цикл нагрівання води складається з декількох етапів:

1. Заповнення бака. Після монтажу та підключення пристрою, потрібно відкрити вхідний вентиль і кран розбору гарячої води в змішувачі. Після заповнення бака холодною водою, гарячий кран треба закрити;
2. Включення Тена. Температура свіжої води в баку буде дуже низькою, тому термостат замкне електричний ланцюг, і включить електронагрівач. При цьому зовні загориться сигнальний світлодіод;
3. Нагрівання води. Під час роботи Тена рідина буде постійно циркулювати: підігріта вода почне підніматися у верхню частину бака, а на її місце до нагрівача буде опускатися холодна вода;

На схемі показано напрямок циркуляції води під час роботи нагрівача.

1. Відключення Тена. Після того як весь обсяг води в баку нагріється до заданої температури, термостат розімкнеться електричний ланцюг, і відключить електронагрівач. При цьому сигнальна лампочка повинна згаснути;
2. Розбір гарячої води. При відкриванні гарячого крана на змішувачі, підігріта вода буде відбиратися з верхньої частини бойлера. У баку знизиться тиск, тому в нижню частину з водопроводу почне надходити холодна вода;
3. Повторний нагрів. Під дією холодної води, термостат охолоне і знову включить електронагрівач. Подальша робота бойлера буде повторюватися в циклічному режимі.

Не завжди можна вибрати бойлер, виходячи з кількості домочадців - кубатура приміщення вносить свої корективи.

переваги:

• Масова доступність. Накопичувальні водонагрівачі виробляються в широкому асортименті різних моделей і обсягів водяного бака. Їх середня ціна може перебувати в межах від 5000 до 30 000 рублів;
• Проста і швидка установка. Для монтажу не потрібно підключення до систем опалення та газопостачання, а за часом всю роботу можна виконати за кілька годин;
• Ремонтопридатність. Заміну перегорів Тена або зношеного магнієвого анода можна виконати за 1-1,5 години, навіть без демонтажу пристрою;
• Невисоке енергоспоживання. Максимальна споживана потужність нагрівача - 2,5 кВт. Середня споживана потужність побутових бойлерів становить 1,8 кВт, що цілком можна порівняти з потужністю праски або електрочайника.

Для кріплення до стіни треба використовувати розтискні анкерні болти діаметром не менше 8 мм.

недоліки:

• Велика вага. За рахунок великого обсягу води, накопичувальні водонагрівачі мають значну вагу, тому монтувати їх можна тільки на міцну цегляну або бетонну стіну;
• Великі габаритні розміри. За рахунок товстого шару утеплювача, зовнішні розміри бойлера значно більше, ніж корисний об'єм водяного бака;
• Низька стійкість проти корозії. Незважаючи на всі захисні заходи, стінки водяного бака з часом руйнуються від корозії, тому термін служби таких приладів складає не більше 6-9 років:
• Освіта накипу. Згодом на стінках нагрівального елементу осідає товстий шар накипу. Це призводить до збільшення витрат електроенергії, а в деяких випадках - навіть до перегорання Тена;
• Тривалий нагрів. Залежно від потужності нагрівача і ємності водяного бака, для повного нагрівання всього обсягу води буде потрібно від 0,5 до 9 годин.

Для планування водних процедур дана таблиця буде вельми корисною.

Щоб продовжити термін служби нагрівального елементу, його треба періодично витягувати і очищати від накипу. Пухкі частинки накипу можна зчистити ножем, а для розм'якшення щільних вапняних відкладень його потрібно на 2-3 години замочити в гарячому міцному розчині лимонної кислоти з водою.

Водонагрівачі з сухим ТЕНом

Ці прилади мають точно таке ж внутрішній устрій як описано вище, і відрізняються тільки конструкцією нагрівального елементу:

• В даному випадку електронагрівач розташований не в самому баку з водою, а всередині захисної колби з нержавіючої сталі;
• За рахунок цього він не має прямого контакту з водою, тому на його стінках не утворюється накип.

Товстий шар накипу - це найбільш часта причина перегорання ТЕНів.

переваги:

• Захист від освіти накипу і електрохімічної корозії Тена;
• Економічність і довговічність. «Сухий» режим роботи сприяє економії електрики, і забезпечує більш тривалий строк служби електрообігрівача;
• Простий і швидкий ремонт. Перегоріли сухий ТЕН можна швидко замінити, навіть не зливаючи воду з накопичувального бака.

недоліки:

• Більш висока вартість. Пристрої з сухими тенами коштують значно дорожче;
• Збільшений час нагрівання води. Між нагрівачем і захисної колбою є повітряний прошарок, яка володіє незначним тепловим опором. Через це час нагрівання води трохи збільшується.

На фото показана захисна колба і сухий нагрівальний елемент.

Деякі моделі електричних водонагрівачів обладнані двома ТЕНами. Вони з'єднуються в ланцюг паралельно, і можуть включатися в роботу незалежно один від одного. Це дозволяє більш гнучко регулювати час нагрівання і поточну витрату електроенергії.

Накопичувальні бойлери з непрямим нагрівом

У приватних житлових будинках з газовим котлом, або в квартирах з автономним опаленням, більш доцільно встановлювати бойлери непрямого нагріву. Зовні вони схожі на електричні, але мають трохи інший пристрій і інший принцип нагріву води:

• Внутрішній пристрій. Замість електрообігрівача, всередині водяного бака встановлюється теплообмінна трубка у вигляді кручений спіралі. Вона виготовляється з міді або її сплавів з високою теплопровідністю;
• Підключення. Вхідний і вихідний патрубки теплообмінної трубки підключаються до системи опалення, а вода в баку нагрівається за рахунок примусової циркуляції теплоносія по змійовику;
• Регулювання температури. Температура гарячої води в баку регулюється шляхом збільшення або зменшення температури або інтенсивності циркуляції теплоносія. Для цього на вхідних і вихідних патрубках встановлюються термостатичні клапани або кульові крани;
• Альтернативні джерела енергії. Деякі моделі бойлерів можуть мати два теплообмінних змійовика. По одному з них циркулює теплоносій із системи опалення, а другий підключається до водогрійних сонячного колектора. Це дозволяє в ясні сонячні дні економити паливо.

При такому розташуванні змійовика відбувається більш швидке змішування температурних шарів

переваги:

• Висока продуктивність. Водонагрівачі непрямого нагріву виробляються з великим об'ємом водяного бака, тому можуть забезпечувати одночасну роботу відразу декількох споживачів гарячої води. Вони добре підходять для великого приватного будинку або котеджу на дві сім'ї;
• Економічність. В таких приладах відсутній електронагрівач, тому вони зовсім не споживають електрику. При цьому витрата газу на обігрів води збільшується незначно;
• Енергоефективність. Застосування систем непрямого нагріву дозволяє більш раціонально використовувати теплову енергію опалювального котла. Використання сонячної теплової енергії для роботи бойлера, дозволяє знизити витрати на опалення;
• Акумулюють властивості. Утеплений водяний бак може працювати в режимі теплового акумулятора. У той час коли немає розбору води (поки мешканці сплять або перебувають на роботі), теплова енергія накопичується в баку, а потім у міру необхідності, витрачається на господарські потреби.

Схема підключення теплообмінного бойлера до побутових споживачів і генераторів теплової енергії.

недоліки:

• Висока вартість. Якісний водонагрівач з декількома теплообмінними змеевиками і автоматичним регулюванням робочих параметрів - це високотехнологічний пристрій зі складною автоматикою, тому він не може коштувати дешево;
• Складність установки. Для монтажу і підключення подібних пристроїв потрібні складні інженерні розрахунки і участь кваліфікованих фахівців. Такі роботи вимагають часткової або повної переробки системи опалення та ГВП, тому їх краще виконувати на стадії будівництва або капітального ремонту будівлі;
• Низька температура води. Для того щоб нагріти воду в баку до температури 45-50 ° C, робоча температура теплоносія повинна бути не менше 82 ° C. В реальних умовах ніхто не прогріває котел до такої температури, тому вода на виході бойлера виходить не дуже гарячою;
• Велика інерційність. Різниця між температурою холодної води, і температурою теплоносія складає близько 60 ° C. Це дуже мало, тому для того щоб нагріти великий обсяг води теплообмінних способом, потрібно досить багато часу.

У комбінованому бойлері встановлюється і електронагрівач, і теплообмінний змійовик.

Ще один різновид пристроїв з непрямим нагріванням - комбіновані бойлери. У них поряд з теплообмінними трубками в баку з водою встановлений електричний нагрівач. Це дозволяє частково компенсувати описані недоліки, і дає можливість отримувати гарячу воду не тільки в опалювальний сезон, але і цілодобово протягом усього року.

проточні водонагрівачі

У проточних водонагрівачах немає накопичувальної ємності для зберігання великого обсягу гарячої води. Вони влаштовані таким чином, що протікає холодна вода нагрівається миттєво, у міру її витрачання споживачем. У побутових умовах застосовується два види нагрівачів для проточної води:

• Газовий. Его часто назівають газовою колонкою. У колонці холодна вода протікає Всередині мідного теплообмінніка, під Яким горить газовий пальник;
• Електричний. Зазвичай виготовляється в компактному корпусі з настінним кріпленням. Холодна вода в ньому нагрівається при проходженні через потужний електронагрівач.

Газову колонку можна встановлювати не тільки на кухні, але і у ванній кімнаті.

Пристрій електричного проточного нагрівача:

1. Зовнішній корпус. Може бути виготовлений із пластику або металу з зовнішнім декоративно-захисним покриттям;
2. Теплообменная трубка. Встановлюється всередині корпусу. Для збільшення корисної поверхні теплообміну може мати форму спіралі, змійовика або подвійної петлі;
3. Нагріваючий елемент. Може бути розташований або в окремому металевому стакані, або по всій довжині усередині теплообмінної трубки;
4. Датчик протоку - це реле тиску, яке реагує на відкриття і закриття водоразборного крана на змішувачі;
5. Електромагнітний пускач. Потужний електронагрівач споживає великий струм, тому він управляється магнітним пускачем;
6. Термостат з вимикачем. Призначений для включення і відключення приладу, а також для регулювання температури гарячої води, в залежності від сили натиску;
7. Тепловий запобіжник. Призначений для аварійного відключення пристрою при нагріванні гарячої води до температури понад 65 ° C.

По центру фотографії розташований теплообмінний стакан з латуні, а до вхідного патрубка підключений датчик протоку води.

Незважаючи на більш простий пристрій, принцип роботи проточного водонагрівача трохи складніше, ніж накопичувального бойлера:

1. Підготовка до роботи. Після підключення до водопроводу і електричної мережі, на регуляторі термостата потрібно встановити бажану температуру гарячої води;
2. Включення. Після відкриття водоразборного крана, в теплообмінної трубці різко знижується тиск води. В результаті цього спрацьовує датчик протоки, і подає харчування на нагрівальний елемент;
3. Нагрівання води. За час проходження води по теплообмінної трубці, вона встигає нагріватися до заданої температури. Залежно від швидкості напору, температура нагрівання регулюється вбудованим термостатом;
4. Вимкнення приладу. При закриванні гарячого крана змішувача, тиск води в теплообмінних трубці різко збільшується, в результаті чого датчик протоки відключає харчування нагрівального елементу;
5. Аварійне відключення. Електроживлення проточного нагрівача автоматично відключається, або взагалі не включається в наступних випадках:

• В системі водопостачання недостатній тиск, або повністю відсутній натиск води;
• Температура гарячої води на виході пристрою перевищує 65 ° C;
• Коротке замикання або пробою на корпус в системі електроживлення.

Виробник робить упор на безпеку і надійність, забуваючи повідомити про підвищеній витраті електроенергії даного пристрою

Преимущества:

• Компактне виконання. Всі водонагрівачі проточного типу відрізняються невеликою вагою і компактними габаритними розмірами;
• Швидкий нагрів. Вода в проточному теплообміннику розігрівається миттєво, тому такий пристрій готове до роботи відразу ж після включення;
• Простота установки. Монтаж і підключення проточного нагрівача зможе виконати будь-який домашній майстер своїми руками за пару годин. Для цього знадобиться тільки викрутка і побутової набір сантехнічних інструментів;
• Корозійна стійкість. Всі внутрішні деталі виготовлені з кольорових металів, тому вони не вступають в реакцію і не руйнуються під впливом води.

Деякі моделі проточних нагрівачів мають настільки малі розміри, що можуть встановлюватися прямо на кран.

недоліки:

• Немаленька вартість - пояснюється високою точністю і складністю виготовлення прецизійних деталей: датчика протоки, нагрівального елементу і термостата;
• Високе енергоспоживання. Для того щоб за короткий час нагріти до високої температури весь об'єм води, що протікає, нагрівальний елемент повинен мати дуже високу споживану потужність (від 3 до 30 кВт).
• Підключення електроживлення. З огляду на зазначену потужність, для підключення таких пристроїв потрібно прокладати окремий силовий кабель з відповідним перетином провідників.

Запропоновану схему можна використовувати для підключення до електромережі водонагрівачів будь-якого типу.

У технічних параметрах вказана миттєва споживана потужність, тому в деяких випадках проточний водонагрівач може виявитися більш економічним, ніж накопичувальний бойлер. Наприклад, якщо ви кожен день витрачаєте невеликий об'єм води протягом коротких проміжків часу.

Висновок

Тепер ви легко розберетеся, як працює будь-який з усіх існуючих видів побутових водонагрівачів. Також рекомендую переглянути відео в цій статті, а всі ваші запитання пропоную обговорити внизу в коментарях.