Как устроен бойлер нагрева воды

Водонагревательные устройства можно разделить на 2 группы: проточные и накопительные. Их роднит принцип работы бойлера: холодная вода поступает в устройство, проходит по теплообменнику, разогреваясь, затем поставляется пользователю.

Все бойлеры располагают нагревательным модулем. В первом случае вода набирает температуру в реальном времени, то есть в момент её использования. Горячая вода доступна пользователю сразу.

Во втором случае нагревательный элемент подогревает жидкость предварительно, такие устройства имеют накопительный бак. Перед эксплуатацией необходимо выдержать некоторое время, пока вода наберет нужную температуру.

В зависимости от используемого источника энергии различают газовое и электрическое оборудование.

Также существует бойлеры косвенного обогрева, они используют тепло, создаваемое отопительным оборудованием. Такие системы могут монтироваться дополнительно.

Оборудование, которое можно дополнительно установить на отопительную систему, выпускают следующие производители: Baxi, DeDietrich, Buderus, Vaillant. Такое решение наиболее выгодно по ресурсам, поскольку не требует дополнительных затрат энергии.

Проточный водонагреватель [ править | править код ]

В проточных водонагревателях размер бака сильно уменьшен, так что нагревательная ёмкость представляет собой узкую трубку. Это приводит к быстрому прогреву воды за то время, пока она протекает через нагревательную ёмкость (теплообменник).

В качестве нагревательного элемента могут использоваться ТЭН, неизолированная спираль, газовая горелка и непрямой нагрев (трубка с нагреваемой водой располагается внутри ёмкости с теплоносителем — кожухотрубный теплообменник). Использовать газовые проточные водонагреватели возможно только при наличии дымохода, который заложен при строительстве дома согласно проекту.

Существуют проточные водонагреватели закрытого и открытого типов. Проточники закрытого типа могут снабжать несколько водоразборных точек, при этом расширительный бак и группа безопасности не требуются. Проточники открытого типа могут снабжать горячей водой только одну водоразборную точку с использованием спецсмесителя.

Проточные газовые водонагреватели различают по типу розжига. Основные применяемые — это поджог газа от пьезоэлемента, от электронного блока и от гидротурбины.

Включение нагревательного элемента происходит в момент водоразбора на основании сигналов от датчиков протока (по трубке с нагревательным элементом протекает вода) и температуры (протекающая вода ниже установленной температуры). Выключение нагревательного элемента происходит сразу после окончания водоразбора либо в случае перегрева. Проточные водонагреватели, в отличие от накопительных, позволяют обходиться без смесителей холодной и горячей воды. Электрические проточные водонагреватели обычно имеют несколько ступеней мощности, на каждой ступени температура регулируется расходом воды. Модели с электронным управлением регулируют мощность нагрева в зависимости от протока и температуры входящей воды, поддерживая постоянной температуру воды на выходе.

Газовые проточные водонагреватели позволяют регулировать температуру изменением подачи газа. Газовый проточный водонагреватель в быту часто называют газовой колонкой.

Бойлер косвенного нагрева – что это

Для нагрева воды бойлеры косвенного нагрева используют тепло от отопительной системы дома.

Чуть выше мы рассматривали конструкцию электрического водонагревателя. Теперь же мы поговорим о бойлерах косвенного нагрева. Что это такое и чем они отличаются от электрических моделей? Бойлеры косвенного нагрева работают от отопительных систем, забирая у них часть тепла. Внутри них располагаются змеевики, характеризующиеся большой площадью – они обеспечивают быстрый нагрев воды. Также здесь имеются терморегуляторы и термометры.

Бойлеры косвенного нагрева отличаются высокой эффективностью и производительностью, так как площадь нагревательных элементов (змеевиков) достаточно большая, а прогрев ведется по всему объему. Как же получить горячую воду в теплое время года, когда отопительные системы уже не работают? Для этого нужно приобрести или сделать бойлер косвенного нагрева со встроенным ТЭНом – он обеспечит нагрев воды тогда, когда тепла от отопительной системы будет недостаточно.

Бытовые бойлеры косвенного нагрева отличаются высокой экономичностью, так как в зимнее время года они не расходуют электроэнергию, а питаются от отопительных систем. При этом их подключение к отоплению не приводит к ощутимому расходу газа, что является большим плюсом.

Устройство и принцип работы электрического бойлера

Электрические водонагреватели считаются самыми востребованными у жильцов квартир и частных домов. Популярность обусловлена простотой монтажа и эксплуатации. На схеме в разрезе показано устройство накопительного водонагревателя. Давайте рассмотрим, как выглядит электрический бойлер изнутри:

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

Зная, как устроен бойлер, можно разобраться с его работой. Холодная вода поступает внутрь бака бойлера через патрубок. Датчик посылает сигнал блоку управления, который с помощью термостата подает напряжение на ТЭН. Вода нагревается до заданной температуры. Датчик подает новый сигнал, и термостат прерывает подачу напряжения. После забора горячей воды цикл повторяется.

Разновидности ТЭНов

По принципу действия ТЭНы одинаковы. Нагревательным элементом выступает спираль. А вот по исполнению ТЭНы отличаются и делятся на два вида:

Мокрый ТЭН состоит из спирали, герметично запаянной внутри медной трубки. В качестве наполнителя используют кварцевый песок. Он играет роль изолятора и предотвращает прикасание спирали к внутренним стенкам медной трубки. Достоинство мокрого ТЭНа в низкой стоимости. Недостаток – большой размер и низкий показатель электробезопасности. При повреждении медной трубки или прикосновения к ней спирали возникает пробой. В результате человек, пользующийся горячей водой, получает удар током.

Накопительный водонагреватель с сухим ТЭНом стоит дороже, но он безопаснее и отличается длительным сроком эксплуатации. Компактные размеры позволяют вмонтировать в бойлер два нагревателя. Самым надежным считается сухой ТЭН, наборной корпус которого сделан из стеатита.

Как выбрать бойлер косвенного нагрева?

Выбирая БКН, нужно отталкиваться от двух взаимосвязанных параметров: объёма бойлера и мощности отопительной системы.

Что касается объёма, то его определение связано не только с количеством постоянных жильцов, но и с их привычками и образом жизни. Кто-то привык принимать душ ежедневно, не считаясь с количеством выливаемой воды, а кто-то экономит даже на мытье посуды. Так что субъективный фактор здесь играет немаловажную роль.

Желание иметь большой запас горячей воды может натолкнуться на ограничение, связанное с мощностью котла: он может просто «не потянуть» слишком большую нагрузку. В этом случае либо нагрев воды будет занимать весьма длительное время, либо отопительные приборы не смогут выйти на расчётную температуру. В техническом паспорте бойлера указывается расход теплоносителя, проходящий через нагревательный элемент. Желательно, чтобы он не превышал 35-40% потока, протекающего по отопительному контуру котла.

Далее следует определиться с материалом бака: вариант из «нержавейки» самый долговечный, но и самый дорогостоящий. Хотя и эмалированные баки могут прослужить достаточно долго, если вода хорошо отфильтрована и не «жёсткая». Дополнительное преимущество даёт возможность демонтажа теплообменника для очистки или замены.

Если удастся подобрать бойлер той же фирмы, что и котёл, их совместная работа будет наиболее гармоничной, а монтаж всей системы значительно упростится.

Принцип работы и схема бойлеров

Устройство бойлера для нагрева воды не представляет ничего сложного. В зависимости от типа агрегата оно немного отличается.

Газовый бойлер

Основными элементами являются:

• корпус стальной с различными видами покрытия;
• бак;
• слой термоизоляции, предотвращающий потери тепла;
• вытяжной колпак, который блокирует обратный поток продуктов сгорания;
• теплообменник;
• датчик расхода топлива;
• газовая горелка;
• система защиты для предотвращения поступления газа при неисправности;
• блок управления.

Принцип работы:

1. Бак имеет выходное и входное отверстие для горячей и холодной воды.
2. Под давлением, созданным в системе водоснабжения, вода поступает в бак бойлера и нагревается.
3. При заборе горячей воды, снизу в бак тут же поступает холодная и вновь нагревается до заданной температуры.

Электрический бойлер

Принцип работы и устройство водонагревателя электрического типа не сильно отличаются от газового.

Его основными элементами являются:

• корпус;
• трубки подачи горячей и холодной воды;
• слой теплоизоляции;
• регулируемый термостат;
• бак для воды;
• термометр;
• нагревательный элемент – ТЭН;
• клапаны – обратный и предохранительный.

Схема работы бойлера накопительного электрического типа

Аналогична той, что используется в газовом. Разница в том, что вода, поступающая внутрь бака, нагревается теном, который становится раскаленным, когда на него подается электрическая энергия. Если бака нет, теплоноситель нагревается моментально и сразу расходуется на нужды.

Водонагреватель косвенного типа

Устройство бойлера косвенного нагрева выглядит следующим образом:

• корпус;
• накопительный бак;
• термометр;
• теплообменник;
• вход и выход для воды;
• нагревательный элемент;
• датчики контроля;
• насос;
• система автоматики;
• клапаны.

Бойлер косвенного нагрева работает следующим образом:

1. Из внешнего источника в теплообменник поступает теплоноситель.
2. Проходя по нему, он отдает тепло воде, которая находится в бойлере.
3. За циркуляцию отвечает насос, который автоматически приводится в действие системой.
4. Нагретая вода поступает на бытовые нужны при открытии крана.

Электрический бойлер комбинированный

Устройство термостата комбинированного типа отличается от косвенного тем, что дополнительно внутри него установлен ТЭН. Таким образом, теплоноситель внутри бака может нагреваться как собственным нагревательным элементом, так и от внешнего теплоносителя.

Принцип работы бойлера не отличается от представленного ранее.

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.