Все о бойлерах

Устройство и принцип работы

Накопительные водонагреватели, в отличие от проточных, греют воду заранее. Нагрев происходит в металлическом баке, который и является основной частью конструкции любого бойлера. Размер бака зависит от того, на какой объем воды он рассчитан. В продаже имеются бытовые бойлеры вместимостью от 50 до 300 литров.

Вода в баке нагревается посредством теплообменника. Чаще всего он представляет собой стальной или латунный змеевик. Он располагается в нижней части бака или распределен практически по всей поверхности прибора. Змеевик получает тепло от газовой горелки, которая находится в основании водонагревателя в специальной камере сгорания, оснащенной жаровой трубой.

Помимо всего вышеперечисленного, в конструкции газового бойлера присутствуют теплоизолирующие элементы, патрубки для подачи и вывода воды, а также разнообразные датчики.

Бак пополняется водой в автоматическом режиме. Когда в резервуар поступает свежая порция воды, включается газовая горелка, тепло от которой выходит через жаровую трубу и нагревает бак. Как только вода в баке нагревается до нужной температуры, срабатывает датчик, и подача газа прекращается.

Какие бывают виды бойлеров

Существует несколько разновидностей водонагревателей в зависимости от принципа работы и основных энергоносителей: газовые и электрические, накопительные и проточные, комбинированные, косвенного нагрева.

Их распространение в той или иной стране определяется природными ресурсами. Например, в России, имеющей большие запасы газа, до сегодняшнего дня востребованы газовые бойлеры косвенного нагрева. А Германия не только опередила другие страны в электрификации каждого дома, но и первой начала производство электрических бойлеров. В любой стране большим спросом пользуются комбинированные водонагреватели, они позволяют с максимальным эффектом использовать ресурсы.

Проточный

Проточный электрический водонагреватель

Конструктивно проточный водонагреватель представляет собой небольшой короб, внутри которого находится электрический ТЭН. В зависимости от принципа действия (безнапорный или напорный) его устанавливают либо в том месте, где нужна горячая вода (мойка на кухне, душ в ванной), либо врезают непосредственно в стояк водопровода. В нем количество горячей воды не ограничено в отличие от накопительного бойлера. Но температура воды будет зависеть от мощности самого устройства, и от напора (при увеличении напора температура снижается).

Существует вариант проточного водонагревателя, работающий от газа. Это всем известные еще с советских времен газовые колонки.

Косвенного нагрева

Эти водонагреватели тепловую энергию самостоятельно не производят. Их принцип действия построен на использовании тепла из отопительной системы. Преимущество бойлеров косвенного нагрева в отсутствии дополнительных затрат. Работает отопительная система квартиры или дома, и как бы вскользь (словно побочным эффектом) нагревается вода в бойлере. Через его змеевик пропущен теплоноситель из основного контура.

Такой способ подогрева воды считается наиболее экономным.

Комбинированный

Комбинированный бойлер

Эта разновидность бойлеров признана наиболее перспективной. При необходимости можно перейти от одного варианта подогрева к другому, так как комбинированное устройство совмещает в себе два типа нагревательных элементов. Например, нагрев воды может происходить за счет электрического ТЭНа или от используемой энергии газового котла. То есть зимой горячую воду получают путем косвенного нагрева, а летом от электрической энергии.

Накопительный

Бойлер накопительный является наиболее распространенным вариантом для подогрева воды. Его отличие от проточных моделей в заблаговременном нагревании. Существует два вида накопительных бойлеров: электрические и газовые (в одном источником тепла служит ТЭН, во втором – газовая горелка).

Конструктивное исполнение и принцип работы у них практически одинаков. Разница лишь в том, что накопительный газовый бойлер помимо установленной внизу газовой горелки имеет еще патрубок дымохода вверху. Монтаж газовых водонагревателей связан с определенными проблемами. Во-первых, нужен полноценный дымоход в доме. Во-вторых, подключение газоиспользующих установок всегда сопровождается сложностями в оформлении документации.

Устройство газового накопительного бойлера

Поэтому самое большое распространение получили накопительные электрические бойлеры. Их характеристики, преимущества и недостатки, устройство и принцип действия рассмотрены ниже.

Как сэкономить электроэнергию

Можно немного сэкономить электроэнергию, которую потребляет бойлер в процессе работы. Для этого рекомендуется выставлять температуру нагрева не на максимум (75-85 градусов), а на 55-60. Когда в бак поступает холодная вода и соединяется с той жидкостью, которая там уже находится, понадобится меньше энергии, чтобы разогреть смешанную массу. К тому же температурный режим 55-60 градусов поможет существенно уменьшить процесс образования накипи на нагревателе.

Накипь на нагревателе

Надо выбрать правильное местоположение бойлера, чтобы трубопровод от него до мойки или душа не был слишком длинным. За счет этого тепло от горячей воды будет рассеиваться меньше.

Периодически необходимо производить профилактическую чистку нагревательного элемента от накипи. За счет этой процедуры эффективность его работы повышается – затраты электроэнергии на выработку тепла будут меньше.

Термоизоляция

В «продвинутых» моделях нагревателей воды есть встроенная термоизоляция бака: прогретая вода практически не теряет набранной температуры. Это дает сразу несколько преимуществ:

• снижается расход электроэнергии;
• продлевается срок службы электронной системы контроля (прибор включается/выключается намного реже).

Зачастую для термоизоляции применяется полиуретан, слой которого толщиной даже в 3 см позволяет снизить теплопотери до 25 градусов за сутки. Более объемные устройства, слой изоляции в которых больше (около 8 см) и вовсе демонстрируют рекордные показатели – потери тепла не более 5 градусов за сутки.

Какой лучше тэн сухой или мокрый

Вопрос, какой тэн сухой или мокрый лучше для водонагревателя один из самых важных.

Мокрый тэн внешне и по принципу работы напоминает кипятильник. Это медный электронагреватель, к которому подведен ток, и он находится в баке с водой. Внутри теплоносителя помещена нихромовая спираль, покрытая диэлектриком. Во время работы такого тэна на поверхности откладывается накипь, что снижает греющую мощность бойлера. На работу мокрого тэна влияет и жесткость воды. В регионах с высоким показателем жесткости лучше отказаться от нагревательного элемента мокрого типа. Он быстро потеряет первоначальную мощность из-за накипи. Выход может быть в установке фильтра или периодической профилактике и чистке агрегата.

Водонагреватели с сухим тэном не имеют проблем, присущих мокрым аналогам. Для них не имеет значения жесткость воды. Сухие тэны для водонагревателя помещают в специальные колбы, они не контактируют с водой, изолированы от постороннего негативного влияния. Это продлевает первичную мощность тэна и делает его более выгодным приобретением. Благодаря защите от воды, профилактику для таких бойлеров проводят не чаще 1 раза в 2 года. Если нет вопроса в финансах, лучше выбрать бойлер с сухим греющим элементом.

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.

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.

Устройство газового накопительного бойлера

Нагреватель может работать не только от электричества, но и от газа. Причем такое устройство позволяет сэкономить больше времени. Мощность работы газовых — 4-6 кВт, тогда как электрические выдают только 1,5-3 кВт.

Преимущества:

• Благодаря накопительному баку теплой водой можно пользоваться в нескольких местам: ванная, кухня.
• При желании можно дополнить прибор веткой рециркуляции. Тогда вода не сливается в канализацию, а используется повторно.
• Газ является более доступным топливом.

Есть и минусы:

• Высокая стоимость техники.
• Сложная установка и подключение.
• Установка дымохода.

Строение бака такое же, как у электрического бойлера, а внутренне наполнение:

• Газовая горелка.
• Дымоход.
• Отверстие для забора холодной воды.
• Труба, по которой отбирается горячая вода.

Схема работы идентична электрической технике, разница лишь в способах нагрева. Несмотря на высокую стоимость подключения, газовый прибор оправдывает себя низкой себестоимостью подогрева воды.

Объем бака

Важно правильно подобрать технику в соответствии с расходом вашей семьи. Если объем бака слишком большой, это приводит к неудобству при установке, не в каждом помещении его получится разместить

Чтобы не ошибиться, нужно рассчитать затраты:

• Кухня. Для мойки посуды потребуется 6-18 литров.
• Ванна. Набирая полную ванну, нужно учитывать, что горячая вода смешивается с холодной. Поэтому 60-120 литров.
• Душ — 15-25 литров.
• Раковина — 5-10 литров.

Если исходить из количества человек:

• Один — 50-80 литров.
• Два-три — 80-100 литров.
• Четыре — 150-200 литров.

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.

Бак

Еще одной из отличительных особенностей накопительных водонагревателей является бак. Он может быть изготовлен из 3-х основных видов материала:

нержавеющая сталь

металл, покрытый эмалью или стеклоэмалью

пластик

Основное преимущество пластиковых баков – никакого химического взаимодействия с водой. А значит не должно происходить окисления и разъедания стенок.

Главный недостаток – хрупкость. В большинстве случаев такой бойлер не подходит для навешивания на стену. Его лучше устанавливать в какую-либо нишу.

Если бак будет из высококачественной нержавеющей стали, с большим содержанием хрома (более 30%), и при этом толщина стенок будет такой же, как и у бака с эмалью, стоимость его будет запредельной.

К тому же имейте в виду, что у эмали и стали разные характеристики расширения при высоких температурах. Вследствие чего, эмаль может отслаиваться в самых уязвимых местах уже через пару лет эксплуатации.

Некоторые производители используют высокоуглеродную сталь холодной прокатки и покрывают ее эмалью. Холодная прокатка, в отличие от горячей, имеет два больших преимущества:

она позволяет создавать листы металла необходимой толщины с точность до нескольких микрон

такая продукция будет более высокого качества по всем показателям: точность размеров, отделка поверхности, физико-механические свойства

При технологии влажной эмалировки покрывается вся внутренняя поверхность бака. Сырьем для эмали является фритта – молотое стекло с добавлением кварца.

Бак обливается суспензией. Затем высушивается и запекается в печи при температуре 850 градусов. 

Таким образом стекло спекается на поверхности металла, образуя цельный слой, устойчивый к коррозии.

Средняя толщина эмали должна быть не менее 500 микрон.

Особенности проточных и накопительных нагревателей воды

Простой электрический проточный водонагреватель с краном и лейкой для душа. Отлично подходит для установки в ванной комнате, для использования во время отключения горячей воды.

Что представляет собой проточный водонагреватель? Это небольшое электрическое устройство с мощным встроенным ТЭНом и теплообменником. Холодная вода, протекая через теплообменник, быстро нагревается до определенной температуры. Самые простые модели, рассчитанные на один кран, обладают мощностью 2 кВт. Если проточный водонагреватель рассчитан на несколько точек водоразбора, то мощность может достигать 10-15 кВт, иногда и больше. Недостатки проточных моделей:

• Высокая потребляемая мощность, требующая мощной проводки;
• Зависимость выходной температуры от входной температуры воды;
• Колебания температуры на выходе при включении других точек водоразбора.

В число достоинств входят небольшие габариты, легкость в монтаже проточных водонагревателей и некоторая экономичность, так как в состоянии покоя устройство ничего не потребляет.

Электрические накопительные водонагреватели от проточных отличаются не только внушительными размерами. Они обладают рядом достоинств.

Накопительные водонагреватели умеют поддерживать температуру воды на заданном уровне, что недоступно для проточных моделей. Другое дело, что при интенсивном расходе воды эта поддержка не работает, что связано с ограниченной мощностью используемых в их конструкции ТЭНов. Если горячая вода потребляется редко, то показатель экономичности будет не таким высоким – в этом случае проточные модели будут более выгодными.

Сравнительный анализ нагревателей воды накопительного и проточного типа

Когда выбирается водонагреватель проточный или накопительный, что лучше поможет узнать сравнение затрат на их эксплуатацию. Нужно также рассмотреть особенности подключения и сколько людей они смогут обеспечить подогретой водой.

На затраты обеспечения людей нагретой водой влияет её расходуемый объем непосредственно жильцами дома. От культуры потребления тоже значительно зависят эксплуатационные расходы. Если нагретая вода используется разумно, люди руководствуются исключительно здравым смыслом, затраты уменьшаются. Когда её включают по делу и без дела, финансовые расходы существенно увеличиваются.

При расчёте эксплуатационных затрат учитывается, что за нагревательными устройствами проточной воды по сравнению с баками-бойлерами не требуется осуществлять регулярный уход. В них нет необходимости выполнять периодическую замену греющих элементов. По этим причинам эксплуатация проточных систем дешевле, чем накопительного оборудования.

Затраты на эксплуатацию бака-бойлера больше, чем расходы при использовании проточного нагревателя

Источник

Приборы для нагрева проточной воды отличается энергоёмкостью. Поэтому воду рекомендуется использовать максимально экономично. Только так получится уменьшить количество средств, необходимых на её нагрев. Разумно эксплуатировать также можно и бойлер с накопительным баком. Поэтому необходимо подобрать приемлемый уровень расхода подогретой воды на отдельно взятом объекте.

Особенности установки

Решая, водонагреватель проточный или накопительный, что выбрать, нужно всегда помнить о необходимости создания дополнительного водопроводного контура при монтаже бака-накопителя. Без него невозможно эксплуатировать такие бойлеры. Протяжённость водопроводного контура зависит от места установки водогрейного накопителя.

При этом некоторые проточные нагревательные приборы можно смонтировать вместо смесителя на раковине в ванной или крана в кухонном помещении. При использовании такой разновидности устройств для них не нужно прокладывать дополнительный водопровод. Однако большинство моделей водогрейного проточного оборудования устанавливается максимально близко к водоразборной точке.

Проточный водонагреватель, установленный возле раковины

Источник

Обеспечение потребностей потребителей

Одной из задач, которую требуется решить при подборе водогрейного оборудования – это обеспеченность горячей водой всех жильцов. Когда семья состоит из 2 или даже 3 человек, подойдёт проточный нагревательный прибор. Можно даже выбрать маломощное оборудование. При этом оно будет подогревать воду только для одной водоразборной точки. Поэтому жильцы дома смогут её использовать исключительно по очереди.

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.

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

Разновидности бойлеров, существующие на сегодняшний день

Основные типы по способу нагрева воды:

Схема установки проточного водонагревателя.

• электрические;
• газовые: с открытой камерой сгорания (использующие естественную тягу); с закрытой камерой сгорания (использующие принудительную тягу);
• косвенного нагрева (те, которые используют мощность котла);
• комбинированные — использующие газ и электричество.

По способу подачи воды:

• напорные;
• безнапорные (могут использоваться при отсутствии водопровода).

По способу установки:

• напольные;
• подвесные (подразделяются на вертикальные и горизонтальные).

По форме бака:

• круглые (в форме цилиндра);
• овальные (в форме овального прямоугольника);
• другие формы.

Схема бойлера косвенного нагрева.

Электрический бойлер состоит из металлического бака, ТЭНа (теплового электрического нагревателя), магниевого анода и терморегулятора. Магниевый анод служит для защиты от коррозии внутри бака. Поверхность бака снаружи покрыта слоем теплоизолирующего материала. В зависимости от модели могут присутствовать дополнительные элементы.

Принцип работы: ТЭН, размещенный внутри бака, нагревает воду. Подача холодной воды осуществляется снизу, вывод горячей воды — сверху. Напор в системе водоснабжения выталкивает подогретую воду, и та поступает в точки использования. Терморегулятор контролирует температуру воды (пользователь сам задает этот параметр, меняя при необходимости), нагревая воду до заданного значения и поддерживая температуру путем включения и выключения ТЭНа.

Статья по теме: Высота установки радиатора от пола: на каком вешать расстоянии

Преимуществами электрического водонагревателя являются: более низкая стоимость, простота установки, отсутствие потребности в дымоходе, возможность установить в любом удобном месте, даже под потолком (подвесные горизонтальные бойлеры предназначены именно для этого).

Электрический бойлер подключается к бытовой электросети, поэтому его удобно использовать в доме, в квартире, на даче, на небольших предприятиях для бытовых целей.

Газовый бойлер. Принцип работы такой же, как у электрического, только подогрев воды осуществляется от газовой горелки.

Электрическая схема подключения бойлера.

Для его установки нужно делать дополнительный выход в дымоход, а это усложняет монтаж и влияет на расположение устройства. Бойлер с закрытой камерой сгорания (использующий принудительную тягу) может быть установлен у наружной стены с выводом продуктов сгорания через специальное отверстие в ней.

Преимущества: при большей стоимости покупки и установки газовый бойлер обходится дешевле в процессе эксплуатации, так как цена газа значительно ниже, чем электроэнергии. Еще одно преимущество — большая мощность сравнительно с электрическим. Это позволяет быстрее нагреть воду до нужной температуры, поэтому можно приобрести бойлер немного меньшей емкости для тех же потребностей. Недостатки: невозможно произвольное размещение, нужна дополнительная документация для установки, и основной — газ есть не везде.

Бойлер косвенного нагрева. Может являться дополнением к одноконтурному котлу. Емкость в форме цилиндра может быть установлена вертикально или горизонтально в зависимости от модели. Внутри емкости размещают трубу теплообменника, которая имеет сложную форму (чаще змеевидную). По этой трубе циркулирует теплоноситель, который и нагревает воду.

Существуют модели без трубок теплообменника. Такой бойлер состоит из двух сосудов, вставленных один в другой. Во внутреннем сосуде находится согреваемая вода, а в наружном циркулирует теплоноситель.

Принцип работы: холодная вода поступает в емкость бойлера через ввод, в змеевике теплообменника или между двойными стенками корпуса циркулирует жидкость-теплоноситель, нагреваемая отопительным котлом. Она разогревает поступающую воду в бойлере и поддерживает ее при постоянной температуре. У каждого бойлера косвенного нагрева имеются патрубки ввода и вывода, соединяющие его с отопительным котлом, а горячая вода поступает к потребителю через трубку вывода.

Статья по теме: Устройство и установка смывного бачка унитаза

Достоинства:

• высокая производительность;
• жидкость-теплоноситель специально подготовлена, за счет чего снижается ее негативное воздействие на теплообменник;
• можно использовать различные источники тепловой энергии, а также переходить при необходимости с одного на другой (существуют модели бойлеров с встроенным ТЭНом).

Недостатки:

• высокая стоимость оборудования и монтажа (необходимо приглашение специалистов);
• при нагреве большого объема воды меньше тепла поступает для отопления;
• установка должна быть произведена в специальном помещении (котельной).