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.
Устройство водогрейного накопительного оборудования электрического типа является стандартным и включает в себя несколько основных конструктивных элементов, которые могут различаться техническими особенностями и характеристиками.
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.
Периодическая замена такого элемента положительно сказывается на сроке службы водогрейного прибора.
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.
Магниевый анод
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.
В штатном режиме снижение температурных показателей воды в резервуаре вызывает замыкание контактов терморегулятора и последующее подключение к электрической сети.
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
При выборе накопительного бойлера электрического нагрева нужно обращать внимание на его конструктивные особенности, а также учитывать основные правила монтажа водогрейного прибора.
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.
Традиционный вариант водогрейных приборов представлен оборудованием, в котором монтируются ТЭНы в виде медной трубки изогнутой формы с установленной внутри нитью на основе нихрома, эффективно проводящей электрический ток.
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.
Принцип работы электрического накопительного водонагревателя
Независимое от центрального отопления горячее водоснабжение обустраивается всё чаще. Бойлер повсеместно используется для подогрева воды в домовладениях разных типов. Централизованное ГВС дорогостоящее, затратное, поэтому неизменно становится менее востребованным. Сменяют старые конструкции новые устройства, наиболее распространены с возможностью накопления.
В приборе есть оболочка (кожух) и накопительный бак. Между ними располагается термоизоляционный слой. Он позволяет долго хранить температуру. Благодаря этому устройству накопительного водонагревателя удаётся уменьшить затраты на водонагревание.
К прибору подсоединены патрубки для подачи холодной воды и сброса горячей. В комплектации — нагревательные элементы (ТЭНы), датчики температуры, магниевый анод. Базовые составляющие зачастую дополняются обратными клапанами, спецзащитой бака от скачков давления, кронштейнами.
Перед описанием принципа работы накопительного водонагревателя стоит отметить: магниевый анод уменьшает риск появления ржавчины на поверхности бака, внутренних частей из металла. Сменный стержень препятствует оседанию осадка на ТЭНе, баке. Спустя 3 — 5 лет эксплуатации он меняется.
Описание актуально для водонагревателя, работающего от электричества. Газовые модели по принципу работы похожи, но есть отличия в конструкции. Основное — ТЭН заменяет газовая горелка, присутствует ход для газа, газовый блок, прочие составляющие для функционирования на данном виде топлива. Автоматика нужна для постоянного функционирования такой разновидности бойлеров.
Принцип работы водонагревателя в значительной степени основан на разновидности ТЭНа. В электрических устройствах они мокрые либо сухие. Первые — нагревэлемент открытого типа, непосредственно соприкасающийся с водой. Такое положение через время становится причиной ржавления, уменьшения КПД. Сухие расположены в стеклянной колбе с термоэмалью, благодаря чему они долго работают без сбоев.
Теплоизоляция, покрытие
Изоляционным материалом, в отличие от проточных нагревателей воды, выступает пенополиуретан. Он позволяет в равной степени и полностью обработать прибор, нивелируя появление мостиков холода. Пенополиуретан не боится действия повышенных температурных режимов, не разрушается в течение многих лет, служа надёжной защитой устройства, не теряя тепло надолго. Иногда оно хранится свыше пары дней.
Материал бака может быть разным. Самые востребованные — варианты из нержавейки. По цене они дороже, но по надёжности лучше. Ещё один вид — эмалированные устройства. Они безопасны, если рассматривать материал по степени нанесения вреда окружающей среде, но на практике этот вариант показал себя менее практичным.
Ёмкости покрываются разными спецсредствами защиты в виде эмалей. Важна невосприимчивость к терморасширению. Жаропрочное покрытие защищено от деконструкции под действием температурных скачков. Оно придаёт баку привлекательный внешний вид на долгое время.
Принцип работы водонагревателя похож на работу электрочайника, но разнится нагреванием содержимого огнём либо электричеством. В прибор идёт патрубок для поступления холодной воды. При соответствии выставленной пользователем температуры нагрев деактивируется.
Принцип работы электрического водонагревателя несложен, этапы водяного нагрева:
— Заполнение устройства. После подсоединения открывается входной вентиль, кран разбора горячей воды в смесителе. После заполнения бака холодной водой горячий кран закрывается.
— Включение ТЭНа. Об активации известит световой сигнал.
— Нагревание воды. Тёплая вода стремится вверх, её место займёт холодная.
— Деактивация ТЭНа. При достижении жидкости заданной температуры термостат разомкнёт электроцепь и выключит прибор. Лампа, сигнализирующая о работе устройства, погаснет.
— Отбор горячей воды. Открывание горячего крана смесителя приведёт к сбросу давления вверху прибора. Снизу заполнится холодной.
— Добавочное нагревание. Остывший благодаря холодной воде термостат активирует прибор.
Незначительно разнится принцип работы накопительного водонагревателя косвенного нагрева. Приборы тоже входят в группу накопительных водонагревателей. Нагревэлементом здесь служит змеевик для подачи горячей воды от иного прибора (зачастую подаёт жидкость повышенной температуры отопительный котёл). В данном отношении принцип работы накопительного электрического водонагревателя разнится с описанным.
В предлагаемых к продаже сейчас моделях принцип работы электрического водонагревателя предполагает постепенную диффузию горячей жидкости с подающейся прохладной. При открытии крана подачи горячей воды объём снизится, но его займёт холодная.
Электрический водонагреватель — наиболее распространённый вид устройств для ГВС, зачастую используемый в квартирах и малых приватных домовладениях. Причина востребованности — приемлемая ценовая политика, тривиальность монтажа, не нужна разрешительная документация. По принципу работы водонагреватели просты, потому надёжны в работе, что привлекает покупателей.
Что такое:: накопительный электроводонагреватель
Электрический накопительный водонагреватель (бойлер) — прибор, который нагревает воду до температуры от 55 до 75 градусов автоматически. При этом он потербляет малое количество электроэнергии, так как подогревание воды происходит постепенно. Накопительные электроводонагреватели универсальны и практичны, так как с успехом могут устанавливаться и эксплуатироваться в любых помещениях.
Принцип действия водонагревателя накопительного электрического (в дальнейшем водонагреватель) основан на нагреве определенного объема воды (зависит от емкости прибора), до заданной температуры и поддержании ее на данном уровне в автоматическом режиме. Водонагреватель работает под напором (давлением) холодной воды, выдавая горячую воду практически под таким же давлением.
Максимальная температура нагрева обычно составляет 75 градусов. Наиболее экономичным считается температурный режим работы водонагревателя при 60 — 65 градусах. При этом режиме вода достаточно горяча, а тепловые потери меньше, чем при максимальной температуре нагрева.
Скорость нагрева воды зависит:
— от мощности установленного ТЭНа (тепло-электро-нагревателя). Обычно, мощность ТЭНа составляет 1,2 — 2,0 кВт для моделей до 150 литров. Для моделей большей емкости мощность ТЭНа обычно больше;
— емкости водонагревателя — чем больше объем тем более длительный нагрев.
Пример. Водонагреватель 100 литров при мощности ТЭНа 1,5 кВт будет нагревать воду на 45 градусов — 3 часа 45 мин., а водонагреватель 10 литров при такой же мощности будет нагревать воду до той же температуры за 22 минуты.
Устройство водонагревателя
Водонагреватели могут быть сделаны в различных дизайнерских вариантах: вертикальные, горизонтальные, круглые, плоские и т.д. Однако все они выполнены по принципу термоса: внутренний бак, наружный корпус, а между ними теплоизоляционный слой. Такая конструкция необходима, для того чтобы уменьшить тепловые потери, так как вода в нагревателе находится в горячем состоянии.
Составными частями водонагревателя также являются:
— ТЭН — нагревает воду;
— термостат — прибор, который в автоматическом режиме, в зависимости от температуры воды, включает или выключает ТЭН;
— магниевый анод — защищает внутренний бак от коррозии;
— обратный и предохранительный клапан (обычно совмещены в одном корпусе) — предохраняет водонагреватель: 1) от опорожнения, что в свою очередь приводит к перегоранию ТЭНа; 2) от разрушения при избыточном давлении.
Внутренний бак водонагревателя может быть изготовлен:
— из углеродистой стали с эмалевым покрытием или другими видами фирменных покрытий;
Внутренний бак является наиболее ответственным элементом конструкции водонагревателя. Он работает при повышенных температуре, давлении и подвержен коррозии. Поскольку, обычно водонагреватели являются конструктивно не разборными, то срок службы прибора определяется сроком службы внутреннего бака. С этой точки зрения водонагреватели с внутренним баком из нержавеющей стали более предпочтительны, но они существенно дороже.
Наружный корпус — водонагревателя может быть выполнен из эмалированной стали, пластмассы или других материалов в зависимости от фантазии конструктора. Кроме своей основной функции — каркаса прибора несет еще эстетическую функцию.
Теплоизоляционный слой — между внутренним баком и наружным корпусом обычно составляет 20 — 30 мм и выполнен из материалов с высокими теплоизоляционными свойствами. Наиболее часто встречающимся материалом является вспененный пенополиуретан.
Расположение водонагревателя при установке
По месту расположения водонагреватели можно подразделить на настенные (от 10 до 200 литров) и напольные (от 150 литров и выше). Поскольку водонагреватель работает под давлением холодной воды, то располагаться он может не обязательно рядом с местом водоразбора, а на некотором удалении, например, в другой комнате. Причем расположение его может быть и на другом этаже, если позволяет давление воды.
Однако следует учитывать, что горячая вода в трубах остывает, и при начале разбора из крана вместо горячей воды сначала будет проливаться остывшая вода, а затем уже горячая. Поэтому для уменьшения данного фактора, водонагреватель желательно размещать как можно ближе к месту разбора горячей воды.
Водонагреватель может быть источником горячей воды для нескольких точек водоразбора, которые достаточно подключить к трубе с горячей водой, идущей от водонагревателя.
Водонагреватель может быть подключен к уже существующей трубопроводной системе, например, в квартире. Это позволяет исключить отсутствие горячей воды во время перебоев централизованного горячего водоснабжения.
Схема подключения водонагревателя к уже имеющейся трубопроводной системе
Подключиться к трубам горячей и холодной воды можно в любой точке, начиная от крана перекрывающего стояк до любой точки трубы.
Чтобы начать пользоваться водонагревателем, необходимо открыть краны 3 и 4, закрыть кран 2. В случае, если кран 2 не закрыт, горячая вода будет уходить в стояк.
Краны 3 и 4 необходимы для того, чтобы можно было обслуживать водонагреватель, не отключая общего водоснабжения квартиры.
Обслуживание в процессе эксплуатации
В процессе эксплуатации водонагревателя ТЭН покрывается накипью, которая состоит из нерастворимых солей кальция и магния. Скорость нарастания нерастворимого осадка зависит от жесткости воды. Этот осадок ухудшает теплопередачу от ТЭНа к воде, увеличивая время ее нагрева.
При значительном заростании ТЭНа, время нагрева воды может существенно увеличиться, при этом сам ТЭН будет работать при значительных температурных перегрузках, что сокращает срок его службы. Поэтому периодически с ТЭНа необходимо удалять накипь. Периодичность чистки ТЭНа зависит от жесткости воды и интенсивности эксплуатации водонагревателя.
Для защиты внутреннего бака водонагревателя от коррозии выполненного из углеродистой стали используется магниевый анод. Еще он называется жертвенный анод, из самого названия видно, что анодом жертвуют для защиты внутреннего бака.
Магний является более электроотрицательным металлом, чем железо и подвергается электролитической коррозии в первую очередь при работе в коррозионной паре "магний — железо", защищая при этом железо, и соответственно продлевая срок службы внутреннего бака. При работе водонагревателя магниевый анод следует менять по мере его изнашивания, согласно инструкции по эксплуатации.
Преимущества и недостатки водонагревателя накопительного электрического по сравнению с другими типами водонагревателей
1. Ввиду малой мощности ТЭНа не требует отдельной проводки.
2. Возможность подключения нескольких точек водоразбора.
3. Возможность удаления водонагревателя от точки водоразбора.
4. Возможность получения горячей воды нужной температуры через смеситель, не изменяя напора воды.
5. Простота пользования.
1. Имеет определенные габариты, которые необходимо учитывать при установке.
2. При полном использовании всего объема горячей воды в водонагревателе требуется определенное время для ее нагрева.
Накопительный электроводонагреватель — отличное решение как для городской квартиры, так и для загородного дома. Прибор прост в использовании и не потребляет большого количества электроэнергии. При этом в вашем доме круглый год вода нужной вам температуры, и вы забудете о сезонном отключении горячего водоснабжения.