Принцип работы водонагревателя электрического: Устройство и принцип работы бойлера | Полезные статьи

Принцип работы водонагревателя

1. 1. Как устроены электрические бойлеры
2. 2. В чём отличия электрических бойлеров от газовых
3. 3. Принцип работы водонагревателя
4. Купить требуемые материалы
5. Статьи по теме

Связанные разделы каталога: Водонагреватели

Народное название водонагревателя — бойлер. Они есть в частных домах и квартирах, хозяева которых устали от плановых отключений горячей воды. В этом и заключается главное преимущество водонагревателей: возможность не зависеть от коммунальных систем.

Задавались ли вы вопросом, как работает водонагреватель, из каких частей он состоит, каково его устройство?

Рассказываем!

Как устроены электрические бойлеры

Любой электрический водонагреватель — это накопительный бак и наружный корпус, между которыми находится пенополиуретановый термоизоляционный слой. Слой не даёт нагретой воде остывать и экономит энергию на повторное разогревание. Пенополиуретан обладает прекрасными теплосберегательными свойствами: он может поддерживать воду горячей до 2 суток подряд.

Через патрубки холодная вода заливается в бак, а горячая — выходит из него. В стандартную конструкцию входят сухие или мокрые нагревательные элементы, температурные датчики, клапаны обратного слива и защита от повышенного давления. Корпус водонагревателя крепится к стене на кронштейны.

Сухие нагревательные элементы находятся внутри покрытого термоэмалью блока, а мокрые непосредственно взаимодействуют с водой. Срок службы сухих моделей немного дольше.

Ещё одна важная часть конструкции — магниевый анод, который устанавливается для уменьшения риска коррозии металлических деталей. Магниевый анод — стержень, не дающий накипи оседать на важных элементах бойлера. Весь коррозионный «удар» он берёт на себя, постепенно покрываясь ржавчиной и слоем накипи. Срок его службы — около 3–5 лет, после чего его нужно заменить.

Внешний бак обычно делается из нержавеющей или эмалированной стали, причём эмаль берётся специальная — устойчивая к температурным перепадам и жару.

В чём отличия электрических бойлеров от газовых

Принцип примерно такой же, но есть и различия: вместо нагревательных элементов внутри газового бойлера находится горелка, в конструкции предусмотрены газоход, газовый блок, автоматика, регулирующие и контролирующие элементы. Несмотря на дешевизну и доступность газа, этот вид топлива взрывоопасен, поэтому любой работающий на нём прибор требует серьёзных систем безопасности.

Принцип работы водонагревателя

Накопительный водонагреватель — просто большой термос. Через патрубок в бак заливается холодная вода, которая нагревается внутри с помощью газовой горелки или нагревательных элементов. Термодатчик фиксирует, когда вода достигает нужной температуры, и отключает нагрев. Вода остаётся горячей благодаря термоизоляции.

Так выглядит принцип работы прямого водонагревателя, а есть ещё косвенные, «змеевики», — вода в них разогревается за счёт других агрегатов, например, котлов.

Современные бойлеры устроены так, что при сливе некоторого количества горячей воды в бак немедленно поступает холодная. Включается нагреватель, и вода постепенно достигает нужной температуры. После этого цикл повторяется.

Принцип работы водонагревателей довольно прост — все накопительные модели работают примерно так, как описано выше.

Купить требуемые материалы

Водонагреватели50

Принцип работы электрического бойлера

Различные виды электрических водонагревателей получили широкое распространение в быту современных людей. Особенно актуально это устройство в условиях отсутствия горячей воды в частных домах, во время сезонных долгосрочных или кратковременных отключений. Основной принцип работы бойлера заключается в нагревании жидкости, помещенной в емкость, при помощи ТЭНа. Электрический водонагреватель накопительного типа тесно связан с системой водоснабжения и системой электропитания. У него достаточно высокая производительность, обеспечивающая необходимую потребность.

Содержание

Как работает электрический бойлер

По своим конструктивным особенностям, электрические бойлеры могут быть вертикальными, горизонтальными и универсальными. Чаще всего, используется первый вариант, как наиболее оптимальный для бытовых условий. В этой конструкции трубка, забирающая холодную воду, расположена в нижней части водонагревателя. Благодаря установленному рассекателю, распределение воды происходит по всему объему бака.

В процессе нагревания плотность изменяется, и горячая вода поступает в верхнюю часть бойлера и через подключенную трубку поступает к потребителю. В данном случае не происходит перемешивания горячей и холодной воды. При расходовании горячей воды, бойлер автоматически добирает холодную воду и подогревает ее.

Для того, чтобы установить необходимую температуру нагревания, применяется термостат. Он соединяется с ТЭНом и, в случае перегрева воды, с его помощью производится автоматическое отключение. Срабатывание термостата происходит и при падении температуры. В этом случае происходит включение ТЭНа, чтобы довести температуру воды до заданного значения.

Для длительного сохранения температуры воды в конструкции водонагревателя используется теплоизоляция. Благодаря ей, удается обеспечить значительную экономию энергетических ресурсов. Даже при пассивной работе бойлера, суточная потеря температуры составляет всего лишь 8 градусов.

Для спуска избыточного давления используется специальный клапан, установленный в трубке подачи воды. При максимальной разнице давления в системе подачи воды и внутри бака, происходит открытие клапана, и эта разница становится минимальной. При отключении холодной воды, с его помощью осуществляется слив воды из бака.

Особенности электрического водонагревателя

Для того, чтобы окончательно выяснить принцип работы электрического бойлера, его необходимо сравнить с проточным водонагревателем. Если бойлер, прежде всего, служит для накопительного нагрева определенного количества воды в объеме, равном баку, то проточный аппарат нагревает столько воды, сколько ее единовременно тратится потребителем. Нагрев такого же количества воды бойлером, потребует меньшего количества электроэнергии, в сравнении с проточным способом.

Устройство накопительных электрических бойлеров

Функция термостата электрического водонагревателя

Среди новых типов водонагревателей, доступных сегодня, обычный бак-нагреватель по-прежнему наиболее популярен. Из этих накопителей горячей воды примерно половина работает на газе, а другая половина — на электричестве. Любой сантехник скажет вам, что электрические водонагреватели проще всего установить, но не все знают, как починить один из них, когда он сломается.

Ежегодно в Америке мы будем заменять около 1,5 миллиона водонагревателей просто потому, что они не работают должным образом. Сколько из этих агрегатов можно было бы отремонтировать, продлив тем самым срок их эксплуатации? В этой статье мы определим основные компоненты электрического водонагревателя, объясним, как они работают вместе, чтобы обеспечить дом горячей водой, и опишем, что можно сделать для повышения производительности с помощью термостата электрического водонагревателя.

Элементы водонагревателя

Устройство, которое преобразует электричество в тепло внутри водонагревателя, называется элементом. По сути, это электрический резистор. Когда электричество проходит через элемент, он сильно нагревается. Поскольку элемент погружен в воду, он передает тепло воде до тех пор, пока она не достигнет определенной температуры (обычно 120 градусов).

Элементы имеют различную форму для повышения их производительности и долговечности, а также размеры в зависимости от мощности. Самый распространенный размер — 4500 Вт, также доступны версии на 3500 и 5500 Вт. Эти размеры не являются взаимозаменяемыми, а указаны на паспортной табличке каждого водонагревателя.

Термостаты электрических водонагревателей

Верхний термостат является основным элементом управления для большинства водонагревателей. Он управляет как верхними, так и нижними элементами. Термостат – это, по сути, переключатель, активируемый температурой. Когда термостат определяет, что температура воды ниже заданного значения, он активирует один из элементов в ответ на этот «запрос тепла».

Способ, которым термостат определяет температуру воды, уникален, поскольку он никогда не вступает в прямой контакт с водой. Задняя часть термостата измеряет температуру внешнего слоя резервуара. Он плотно прижимается к нему и удерживается клипсой. Этот контакт металл-металл передает тепло от воды к термостату за счет теплопроводности через корпус резервуара. Все остальные части бака покрыты изоляцией, за исключением двух мест, где установлены термостаты.

Большинство электрических водонагревателей емкостью более 20 галлонов имеют два термостата, которые измеряют температуру воды как в верхней, так и в нижней части бака. Верхний термостат является начальником и всегда говорит нижнему термостату, что делать.

Последовательность действий

Когда вы просыпаетесь утром и начинаете использовать горячую воду, вы эффективно набираете воду из верхней части бака. При раздаче горячей воды водонагреватель одновременно наполняется холодной водой. Так как эта вода направляется на дно бака через погружную трубку, нижний термостат первым ощущает падение температуры.

Он вызывает верхний термостат электрического водонагревателя, и пока верхняя половина бака еще горячая, он подает питание на нижний элемент. В большинстве жилых домов элементы питаются только по одному. Если вы используете всего несколько галлонов горячей воды, то с этой задачей справится только нижний термостат. Однако, если вам трудно проснуться и вам нужно долго принимать душ, или если за дверью ванной стоит очередь, вы можете в конечном итоге опустошить бак всей доступной горячей воды.

Это может случиться, но только не в том случае, если верхний элемент что-то скажет об этом. Когда вода в верхней половине бака начинает остывать, верхний термостат берет на себя поддержание температуры выходящей воды, прежде чем она разочарует следующего купальщика.

Водонагреватель накопительного типа имеет так называемый «рейтинг первого часа». Этот показатель обычно примерно на 30% превышает вместимость резервуара. Поскольку элементы находятся под напряжением, как только они ощущают падение температуры, нагреватель начинает производить больше горячей воды. В течение часа вы можете получить более 50 галлонов горячей воды из номинального 40-галлонного бака.

Контроль предельных значений, заземление и сброс давления

Каждый водонагреватель оснащен несколькими предохранительными устройствами, которые предохраняют вас от ошпаривания горячей водой, удара током или травм от взрыва бака. С этими сосудами под давлением нельзя шутить, но у большинства сантехников нервы сделаны из твердой меди, поэтому их нелегко запугать.

Термостат верхнего электрического водонагревателя включает в себя устройство ограничения высокой температуры, которое отключит питание обоих элементов, если обнаружит температуру выше 150 градусов. Вода такой температуры обожжет вашу кожу в горячую секунду.

Водонагреватели, как и все электроприборы, имеют клемму заземления внутри отсека проводки в верхней части бака. Этот наконечник заземления обеспечивает путь с низким сопротивлением для протекания тока в случае, если на рубашку нагревателя подается напряжение.

Предохранительный клапан, пожалуй, самое важное предохранительное устройство в любой системе отопления под давлением. Если термостат выходит из строя, а предел высокой температуры не отключает нагреватель, предохранительный клапан предотвратит реальный ущерб устройству. Если он почувствует давление выше 150 фунтов на квадратный дюйм или температуру выше 210 градусов, чуть ниже точки кипения воды, он откроется, позволяя сбросить это давление контролируемым, а не взрывным образом.

Все эти предохранительные устройства следует периодически проверять в рамках планового технического обслуживания, чтобы обогреватель работал безопасно и безотказно.

Повышение производительности вашего нагревателя

Самый большой вор, лишающий водонагреватель эффективности, — это осадок. Осадок образуется из минералов, таких как кальций и магний, которые содержатся в жесткой воде. Эти нерастворенные минералы вместе с любым песком, который может находиться во взвешенном состоянии в воде, собираются на дне каждого водонагревателя резервуарного типа, уменьшая его способность хранить горячую воду.

Этот твердый слой элементов по-разному воздействует на газовые и электрические обогреватели. В электроагрегатах осадок накапливается до тех пор, пока не засыпает нижний элемент. Он вытесняет холодную воду, которая обычно окружает элемент, вызывая его перегрев.

Домовладелец может даже не заметить, что элемент вышел из строя, а только то, что водонагреватель уже не справляется.

Регулярное техническое обслуживание водонагревателя

Диагностика и замена вышедшего из строя нижнего элемента является очень распространенным ремонтом, но во избежание повторения этого осадок или его максимально возможное количество следует вымыть. Периодическая промывка отложений могла полностью предотвратить ремонт и поддерживать работу нагревателя на максимальной мощности.

Сантехник может порекомендовать установить фильтр осадка, если на дне устройства присутствует песок. Если кажется, что минералы накапливаются быстро, установка умягчителя воды также будет отличной идеей. Эти меры улавливают осадок и удаляют минералы из воды до того, как их увидит аквариум.

Еще одна распространенная проблема, которую можно ошибочно принять за утечку из бака, — капающий предохранительный клапан. Хотя для этого есть несколько причин, обычно это проблема с самим клапаном. Примерно в половине случаев все, что нужно сделать, это использовать предохранительный клапан, чтобы остановить капание. Если это не сработает, и вы убедитесь, что нет избыточного давления или высокой температуры, вы просто заменяете клапан.

Ремонт перед заменой

Небольшое профилактическое обслуживание имеет большое значение для продления срока службы электрического водонагревателя, а ремонт может принести большую прибыль сантехникам, выполняющим эту работу. Кроме того, можно избежать большого количества неперерабатываемых отходов на свалках и свалках. Чтобы узнать больше о том, как работает водонагреватель, а также о том, как его устранять и ремонтировать, перейдите на курс SkillMill по эксплуатации электрического водонагревателя.

Фрэнк Гарро

Interplay Learning Специалист по сантехнике и ОВКВ

Франк является штатным экспертом Interplay по сантехнике и ОВКВ. В то время как он начал свою карьеру в торговле сантехникой, его страсть к HVAC привела его к тому, что он стал доцентом и председателем программы HVAC в муниципальном колледже Ivy Tech. Фрэнк является лицензированным подрядчиком по механике, сантехнике и электротехнике и владеет собственной компанией по оказанию механических услуг. Как педагог Фрэнк твердо верит в преподавание основ и обладает даром упрощать сложные понятия.

Как работает водонагреватель?

Как правило, водонагреватель представляет собой прибор, который преобразует энергию в тепло, а тепло, в свою очередь, используется для нагрева воды. Водонагреватель чаще всего подключается к источнику или подаче холодной воды, в зависимости от типа водонагревателя, и имеет выходную трубу, из которой подается горячая вода. Однако это может быть соединение многих труб, в зависимости от устройства дома.

В большинстве домов вы, вероятно, найдете два основных типа водонагревателей; газ (пропан) или электричество. Тем не менее, большинство домовладельцев, по-видимому, предпочитают газ из-за расходов, связанных с эксплуатацией электрического водонагревателя. В связи с этим мы рассмотрим рабочий процесс некоторых распространенных типов водонагревателей, которые можно найти в большинстве домов.

Мы постараемся не усложнять и рассказать об основных принципах работы наиболее распространенных водонагревателей. Прежде чем мы продолжим, давайте перечислим некоторые обогреватели, обычно используемые в домах:

• Водонагреватель бакового типа
• Проточный водонагреватель
• Электрический водонагреватель
• Газовый водонагреватель
• Гибридный водонагреватель
• Обогреватель на солнечной энергии
• Местный водонагреватель

1. Водонагреватель бакового типа

Водонагреватель бакового типа несколько традиционен, так как он устанавливается вместе с баком. Этот резервуар специально разработан для хранения только горячей воды. Он бывает двух типов; газовая модель и электрическая модель.

Большинство домов предпочитает газовую модель; хотя он дороже, его эксплуатация дешевле по сравнению с приводом от электричества. Вы можете наслаждаться горячей водой даже при отключении электричества, если у вас есть газовые модели.

Как работают баковые водонагреватели?

Холодная вода из вашего водопровода поступает снизу бака. Затем холодная вода нагревается нагревательным элементом, расположенным внутри бака, или газовой горелкой, расположенной в основании бака.

Температура воды регулируется и поддерживается регулируемым термостатом, установленным снаружи бака; Вы также можете назвать это регулятором.

Эта модель также имеет клапан для сброса давления; это предотвращает накопление давления. По требованию горячая вода поступает в дом через любой открытый кран горячей воды. Вы можете наслаждаться горячей водой даже в темноте, если у вас есть газовые модели.

2. Проточный водонагреватель

Проточный водонагреватель сильно отличается от модели с баком. Этот обогреватель сильно модифицирован и поставляется без крепления бака.

Вместо этого он подключен к водопроводу дома. Нагревает воду по требованию. Водонагреватели без бака обычно могут работать дольше, чем водонагреватели бакового типа, иногда до двух раз дольше.

Вам также не нужно ждать, пока вода нагреется, как в баковых аналогах.

Как работают водонагреватели без резервуара?

Этот водонагреватель остается неактивным до тех пор, пока вы не откроете кран горячей воды. В этот момент вода поступает в нагреватель.

Газовая горелка или нагревательный элемент сигнализируется датчиком воды, который питает теплообменник, готовя его к кипячению проходящей через него воды. Мгновенно вода нагревается до заданной температуры.

Напорные и дымовые газы, выбрасываемые безбаковыми газовыми водонагревателями, выводятся через закрытую вентиляционную трубу.

Когда кран с горячей водой не используется, нагреватель прекращает нагрев, что очень удобно, если вы хотите сэкономить на дополнительных расходах на оплату счетов за коммунальные услуги.

3. Электрический водонагреватель

Электрический водонагреватель работает с помощью электрического нагревательного элемента. Существуют модели без резервуара, а также модели с резервуаром.

Независимо от модели, все они функционируют и работают одинаково. Они требуют меньших первоначальных затрат и проще и безопаснее в эксплуатации.

Как работают электрические водонагреватели?

Электрические обогреватели работают с помощью термостата, который крепится снаружи обогревателя. Термостат работает в паре с температурой нагревателя. Как только температура воды начинает падать, срабатывает переключатель, который позволяет подавать питание на электрический элемент.

В зависимости от модели элемент обычно устанавливается в баке или отдельно, ожидая, пока вода испарится. Элемент нагревает воду и поддерживает заданную температуру воды.

4. Газовый водонагреватель

Вас может удивить тот факт, что в газовых водонагревателях также используется термостат. Термостат обычно представляет собой небольшую медную трубку с ртутным датчиком на конце.

Газовый водонагреватель также имеет сигнальное устройство, известное как термопара. Термопара работает в паре с контрольной лампой. Если запальник не горит, термопара остановит подачу газа в горелку.

Как работают газовые водонагреватели?

Как только температура воды в баке падает, термостат посылает сигнал на газовый клапан. Затем газовый регулирующий клапан проверяет термопару на наличие сигнала, подтверждающего включение запальника. Горящий пилот позволяет клапану открыться. Это позволяет газу поступать в горелку, вызывая воспламенение.

Если вы используете газовый водонагреватель бакового типа, пламя обычно сначала пропаривает дно бака. Это заставляет теплую воду подниматься вверх, а холодная вода сверху оседает ниже.

Таким образом, тепло будет равномерно распределяться по баку. Когда вода нагревается до заданной температуры, термостат подает сигнал на газовый регулирующий клапан, предписывая ему перекрыть подачу газа.

Всегда существует риск взрыва, поэтому следует бережнее относиться к своим газовым водонагревателям.

5. Гибридный водонагреватель

Этот водонагреватель представляет собой уникальное сочетание безбакового водонагревателя и бакового водонагревателя, отсюда и его название «гибрид». Обычно его называют водонагревателем с тепловым насосом.

Да, он использует электричество, но потребляет меньше энергии, чем стандартный электронагреватель. Это делает их экологически безопасными и простыми в обслуживании.

Как работают гибридные водонагреватели?

Чтобы понять, как работает этот обогреватель, вам нужно понять принцип работы холодильника. Гибридный водонагреватель использует тепло и воздух.

Извлекает тепло из грунтового воздуха и направляет его в резервуар. Электричество необходимо только для передачи тепла в бак, а не для производства тепла.

Это довольно выгодно, особенно если вы хотите сократить расходы на электроэнергию. Было обнаружено, что этот обогреватель потребляет на 60% меньше энергии по сравнению со стандартными электрическими обогревателями.

При большом спросе на горячую воду водонагреватель переключается в полностью электрический режим. Это означает, что у вас есть два обогревателя, объединенных в один. Тем не менее, вам понадобится некоторое вертикальное пространство для размещения этого обогревателя, поскольку новые модели обычно имеют высоту 8 футов.

6. Солнечные обогреватели

Как следует из названия, для работы этого обогревателя требуется бесплатная солнечная энергия. Это довольно приятно, особенно если у вас установлены солнечные батареи.

Это также плюс, если вы проживаете в районе с теплым или солнечным климатом. Они экономичны при установке и использовании, а их солнечные тепловые панели не занимают слишком много места.

Как работают обогреватели на солнечной энергии?

Как и следовало ожидать, вам необходимо установить солнечные батареи на крыше. Энергия, полученная от солнца, передается системе, содержащей теплопровод.

Затем этот проводник передает тепло в бак, превращая воду в пар. Этот обогреватель достаточно энергосберегающий. Однако не забывайте, что погода может меняться, а это значит, что вам понадобится резервный обогреватель в менее солнечные или пасмурные дни.

7. Местный водонагреватель

Этот тип водонагревателя обычно выпускается в моделях без резервуара и работает от электричества. Этот водонагреватель сильно отличается от упомянутых выше, поскольку он предназначен только для подачи горячей воды в определенное место, поэтому все они имеют компактные размеры.