Устройство водонагревателя накопительного типа: Устройство и принцип работы бойлера | Полезные статьи

Устройство водонагревателя: проточного, накопительного, косвенного нагрева

С ростом благосостояния нации всё большее количество людей делают выбор в пользу частных домов и коттеджных посёлков, предоставляющих большую степень комфорта, нежели тесные городские квартиры. Переезжая на новое место, они обычно сталкиваются с рядом задач, которых не возникало раньше, в силу особенностей такой жизни. Принцип работы бойлера – это один из ряда вопросов, которые просто необходимо знать ответственным владельцам загородной недвижимости, ведь далеко не во всех коттеджных посёлках присутствуют котельные и центральное отопление.

Содержание

Ключевые различия различных типов нагревателей

Как правило, вопросы отопления дома решаются индивидуально каждым собственником. Поэтому знать устройство накопительного водонагревателя или устройство бойлера косвенного нагрева просто необходимо. И здесь, как и в любой другой сфере жизни, присутствует ряд характерных особенностей с той, и с другой стороны. Про устройства различных типов бойлеров для нагрева воды поговорим подробно.

На сегодняшний день есть несколько типов устройств, которые формируют рынок. Каждое из них подбирается в зависимости от задач, которые призвано решить.

Проточные

Такой тип электрического водонагревателя устанавливается в местах, где нет необходимости иметь наготове запас горячей воды, а расход её не очень большой. Само по себе, устройство такого водонагревателя представляет набор тонких каналов, перемежённых нагревательными элементами. Нагрев воды происходит в момент её протока по ним. Таким образом, данные устройства эффективно расходуют энергию, но не предназначены для работы с большой кубатурой воды, либо потребляют большую мощность. В этом случае происходит сильный расход электроэнергии.

Накопительные

Принцип работы водонагревателя накопительного типа состоит в том, что вода накапливается в специальном баке, по мере нагрева поднимаясь вверх, в то время как в нижнюю часть резервуара подводится холодная вода. Строго говоря, накопительный водонагреватель является самым распространённым вариантом среди подобных изделий. Ведь его устройство подразумевает, что наготове всегда есть определённый запас горячей воды. Обычно его ставят рядом с душевой кабиной, располагая вертикально на стене.

Накопительный водонагреватель Термекс объёмом 80 литров позволяет принять душ, не боясь искупаться в холодной воде, ведь объем бака достаточно внушительный.

Косвенного нагрева

И наконец, нельзя не упомянуть о том, как работает бойлер косвенного нагрева. Его устройство чем-то похоже на проточный водонагреватель, и скорее представляет гибрид первых двух типов устройств. Внутри такого типа оборудования установлен змеевик, и нагрев воды происходит непосредственно во время движения вдоль этого элемента. Этот тип устройства позволяет нагревать больший объём с большей скоростью, при этом без перерасхода мощности. В этом его главное преимущество перед первыми двумя видами нагревателей.

Принцип работы накопительного бойлера

Остановимся более подробно на том, как работает накопительный электрический бойлер. Об особенностях подключения стоит сказать, что на нагреватель стоит поставить отдельную ветку и отдельный автомат, так как работающий аппарат имеет весьма большую потребляемую мощность. На сечении проводников также не стоит экономить.

Что касается качества воды: как любой нагреватель открытого типа, он достаточно капризен к количеству извести. Так что лучше всего поставить перед системой нагрева систему фильтрации, это многократно увеличит срок службы.

Нагрев воды происходит следующим образом.

1. После подключения к водопроводу и электрической сети дома, на бойлер подают ток напряжения и напор воды.
2. Вода, поступая в ёмкость, начинает нагреваться. Этот процесс занимает определённое время, по его завершении в баке набирается значительный объём горячей воды.
3. В процессе расхода в бойлер постоянно идёт приток новой воды для нагрева. В то время как горячая вода поднимается, холодная начинает нагреваться.

Таким образом, не делая сильный расход горячей воды, можно получить её равномерный нагрев на протяжении всего использования устройства.

Принцип работы накопительного водонагревателя

Выбор оптимального устройства

Приступая к выбору нагревателя для своего дома необходимо, прежде всего, отталкиваться от понимания объёма воды, который предстоит нагревать. Будет ли бойлер стоять рядом с раковиной для мытья посуды, душевой кабиной, а может быть речь идёт о ванной комнате или системе отопления? Чем больше объём, тем больше должен быть резервуар нагревателя. Ведь для большой семьи крайне важно, чтобы по утрам воды хватало на всех. Горячая вода — это тот элемент комфорта, к которому мы привыкли, а нехватка его остро ощущается. Поэтому не стоит экономить на этом вопросе, ведь не очень уютно ждать в своём особняке, пока нагреется вода в бойлере.

Стоит и заранее определиться с производителем, ведь у каждой компании есть особенности в конструкции.

1. Так, устройство водонагревателя Аристон представляет собой конструкцию с открытым элементом для нагрева воды. К слабым сторонам ее можно отнести высокие требования к качеству воды, а несомненным преимуществом является быстрый нагрев большого объёма.
2. А устройство водонагревателя фирмы Термекс отличает, в первую очередь, больший размер нагревающего элемента при потреблении той же мощности, сокращая время нагрева необходимого объёма.

Кроме того, лучше всего заранее выделить место для нагревателя в процессе проектирования интерьеров помещений. Отличным решением будет убрать громоздкий бак за перегородку, которая в дальнейшем получит декоративную отделку. Но наглухо зашивать устройство не стоит, возможно, в дальнейшем к нему потребуется доступ. Идеальным решением станет построение отдельного небольшого помещения с системой фильтрации и нагрева воды в доме.

Устройство и принцип действия электрических водонагревателей

Электрический водонагреватель – популярной прибор в современных жилищах. Его использование будет рациональным там, где часто встречаются проблемы с горячей водой. В этой статье рассмотрим особенности электрического водонагревателя.

Устройство водонагревателя

Конструкцию накопительного бойлера сравнивают с термосом. Прибор снабжён корпусом и баком. Между ними расположен слой теплоизоляции. Она нужна для долгого поддержания температуры. Нагреватель может выдавать горячую воду, даже если он отключён. В результате снижаются расходы на регулярный нагрев воды. 

Конструкция комплектована нагревательными элементами и термодатчиками. Внутри корпуса расположен магниевый анод, который оберегает металлические элементы водонагревателя от воздействия коррозии. Он представляет собой сменные стержни, которые вступают в реакцию с водой за счёт большей активности, чем материалы бака. В результате на магниевом аноде оседает накипь. Магниевый анод требует замены с периодичностью примерно 3-5 лет. 

Современные модели укомплектованы защитой от чрезмерного давления и клапаном слива. К корпусу водонагревателя подключены патрубки, через которые подходит холодная вода в бак и выводится горячая. 

ТЭНы

Водонагреватели комплектуют мокрыми или сухими ТЭНами. 

Мокрые ТЭНы – стандартные элементы открытого типа, то есть они непосредственно контактируют с водой. Мокрые ТЭНы подвергаются коррозии и разрушению. Как результат – снижается КПД водонагревателя. 

Мокрый ТЭН – спираль, которая помещена в герметичную оболочку из медной трубы. Пространство заполнено песком. Он выполняет функцию изолятора, предотвращая соприкосновения спирали с трубкой. 

Преимущества такого ТЭНа – невысокая цена. Но значительный минус – внушительный размер и минимальные показатели электрической безопасности. В случае повреждения медной трубки или при прикосновении с ней спирали, возникают сбои в работе. Как результат – человек, использующий горячую воду, может получить удар током.

Сухие ТЭНы помещены в специальную конструкцию и покрыты слоем эмали. Они напрямую не контактируют с водой, поэтому защищены от воздействия коррозии и, следовательно, более долговечны.

Сухой ТЭН полностью исключает риск поражения человека током. Если элемент выходит из строя, в нём прогорает спираль, при этом никаких негативных последствий для здоровья человека не будет. Сухие ТЭНы более дорогие, но оправдывают свою цену безопасностью и долгим сроком службы.

Материалы для водонагревателя: рассмотрим подробнее

В отличие от проточных водонагревателей, накопительные имеют емкость, которую необходимо защитить слоем теплоизоляции. Как правило, для этих целей используют пенополиуретан. Материал равномерно покрывает всю поверхность бака, исключая формирование «мостиков холода». 

Материал выдерживает влияние повышенных температур, не разрушается при нагревании, рассчитан на длительный срок службы. Он надежно защищает бак и позволяет долго сохранять тепло внутри емкости. Зачастую водонагреватели с хорошей теплоизоляцией способны сохранять воду нагретой около двух суток.

Долговечность и надежность водонагревателя во многом зависит от материала бака. Производители выпускают емкости из различных металлов. Самая популярная – нержавеющая сталь. Такие водонагреватели отличаются надежностью, долговечностью, хотя стоят недешево. Другая разновидность – эмалированные емкости. Их считают более безопасными в экологическом отношением, но на практике они менее надежны.

Снаружи ёмкость покрывают различными материалами, чтобы продлить срок службы. Наиболее распространенная – эмаль. Она не боится термического расширения, устойчива к растрескиванию под воздействием высоких температур. Термоэмаль придает баку эстетичный внешний вид.

Принцип работы 

Работа водонагревателя сходна с термосом:

• На лицевой поверхности бака расположен термометр, который позволяет контролировать температуру внутри емкости.
• Водонагреватель снабжён термостатом, благодаря которому устанавливается нужные параметры нагрева. 
• Работа нагревателя базируется на разделении жидкостей с разной температурой. Согласно физическим законам, тёплая вода располагается сверху, а холодная – опускается вниз.
• Когда включено электропитание, начинаются нагрев воды. ТЭН нагревает воду до заданной отметки, после чего автоматически отключается.
• После открытия крана, вода уходит из бака. В результате понижается давление. Это приводит к открытию обратного клапана, и вызывает приток холодной воды. Как только давление внутри емкости выравнивается, клапан закрывается. 
• Работа водонагревателя циклична – как только горячая вода уходит из бака, её замещает холодная.

Типы водонагревателей: накопительный или баковый

Печать

На рынке представлено несколько типов водонагревателей:

• Накопительный или баковый
• По запросу
• Тепловой насос
• Безрезервуарный змеевик
• Косвенный
• Солнечная

Однако в большинстве водонагревателей используется накопительный бак.

Водонагреватели накопительного или резервуарного типа представляют собой относительно простые устройства и, безусловно, являются наиболее распространенным типом бытовых водонагревателей, используемых в Соединенных Штатах.

Они имеют размер от 20 до 80 галлонов и могут работать на электричестве, природном газе, пропане или нефти.

Детали электрического водонагревателя

Электрического водонагревателя

Детали газового водонагревателя

Газового водонагревателя

Принцип работы газового водонагревателя

Когда вы включаете кран горячей воды или используйте горячую воду в посудомоечной машине или стиральной машине, водопроводные трубы тянут горячую воду из бака. Чтобы заменить эту горячую воду, в нижнюю часть бака поступает холодная вода, благодаря чему бак всегда полон. В зависимости от вида используемого топлива для нагрева воды используются либо электрические нагревательные элементы, либо газовая горелка.

Нажмите кнопку воспроизведения на анимации ниже, чтобы увидеть, как работает газовый водонагреватель.

Как работает газовый водонагреватель
Текстовое описание анимации «Как работает газовый водонагреватель».

Сначала холодная вода поступает из трубы подачи холодного воздуха в нижнюю часть бака. Газовая горелка под баком нагревает воду до нужной температуры. Горячая вода выходит через теплую выпускную трубу наверху и распределяется по дому, а выхлопные газы газовой горелки выходят через дымоход в центре бака.

Dr. Sarma Pisupati

Электрические водонагреватели, как правило, дешевле в установке (покупная цена), чем газовые, потому что они не требуют газопроводов и вентиляционных отверстий для отвода продуктов сгорания из дома. На предыдущих уроках и в домашнем задании 2 мы видели, что природный газ стоит около 7–12 долларов за миллион БТЕ, тогда как электроэнергия стоит 20–25 долларов за миллион БТЕ, что делает электрические водонагреватели более дорогими в эксплуатации.

Водонагреватели бакового типа повышают и поддерживают температуру воды до температуры, установленной на баке (обычно между 120°–140°F).

Поскольку вода постоянно нагревается и хранится в резервуаре готовой к использованию, тепловая энергия может теряться, даже если кран не открыт. это называется потери тепла в режиме ожидания . Эти потери в режиме ожидания составляют от 10 до 20 процентов годовых расходов домохозяйства на подогрев воды. Новые, более энергоэффективные модели накопителей могут значительно снизить потери тепла в режиме ожидания, что делает их намного менее затратными в эксплуатации.

‹ Энергия, необходимая для нагрева воды вверх Типы водонагревателей: Водонагреватели Demand ›

7 типов водонагревателей и их выбор

К

Тимоти Дейл

Тимоти Дейл

Тимоти Дейл — эксперт по ремонту домов и писатель с более чем десятилетним практическим опытом строительства и благоустройства дома. Он имеет опыт в жилых, коммерческих, промышленных и институциональных сантехнических, электрических, столярных работах, установке, ремонте и управлении проектами.

Узнайте больше о The Spruce’s Редакционный процесс

Обновлено 11.11.22

Рассмотрено

Ричард Эпштейн

Рассмотрено Ричард Эпштейн

Ричард Эпштейн — лицензированный мастер-сантехник с более чем 40-летним опытом работы в сфере сантехники для жилых и коммерческих помещений. Он специализируется на оценке, а также проектировании и инжиниринге сантехнических систем и работает в одной из крупнейших в Нью-Йорке профсоюзных строительных компаний по сантехнике.

Узнайте больше о The Spruce’s Наблюдательный совет

Джейн Рубцова / Getty Images

Водонагреватель — это сантехнический прибор или прибор, предназначенный для нагрева холодной воды и, в некоторых случаях, для хранения горячей воды для использования в будущем. Посудомоечные и стиральные машины, душевые кабины, ванны и раковины используют водонагреватели для нагрева поступающей холодной воды, чтобы эти приборы и приспособления могли выводить теплую или горячую воду для дезинфекции посуды, чистой одежды и поддержания личной гигиены.

Наиболее распространенным типом водонагревателя является резервуарный водонагреватель из-за большого резервуара для хранения, в котором нагретая вода хранится до тех пор, пока она не понадобится. Однако существует несколько других типов водонагревателей, в том числе безрезервуарные, точечные, солнечные и другие. Ознакомьтесь с информацией, изложенной в этом руководстве, чтобы узнать о различных типах водонагревателей и о том, как выбрать водонагреватель для вашего дома.

• 01 07

  Водонагреватель бака

  KangeStudio / Getty Images

  Best for : Доступное водяное отопление с готовой подачей горячей воды.

  Баковые водонагреватели имеют нагревательный элемент и накопительный бак, в котором хранится горячая вода до тех пор, пока она не понадобится. Этот тип водонагревателя является одним из самых доступных вариантов из-за распространенности данных систем на рынке. Эти обычные нагреватели имеют большой изолированный бак, который может вместить от 30 до 80 галлонов воды, в зависимости от размера бака.

  Как правило, баковые водонагреватели работают от электричества или природного газа, хотя есть некоторые модели, в которых может использоваться жидкий пропан или масло. При поступлении в бак холодной воды она нагревается до заданной температуры. Как только вода внутри бака достигает заданной температуры, водонагреватель прекращает активный нагрев воды. Когда горячая вода используется или прошло достаточно времени для охлаждения воды, устройство снова включится, чтобы подогреть воду до заданной температуры.
  

• 02 из 07

  Проточный водонагреватель

  КристианНаска / Getty Images

  Подходит для : Нагрев холодной воды по требованию в домах с ограниченным пространством.

  Безрезервуарный водонагреватель предназначен для быстрого нагрева холодной воды, когда она проходит через короткий ряд перегретых змеевиков, чтобы обеспечить бесконечную подачу горячей воды. Эти водонагреватели менее чем вдвое меньше стандартных водонагревателей, что делает их идеальным вариантом для небольших квартир, квартир или таунхаусов.

  Системы могут работать на природном газе или электричестве, хотя безрезервуарные обогреватели на природном газе, как правило, более эффективны. Основное преимущество безбакового водонагревателя заключается в том, что он не тратит энергию на нагрев и повторный нагрев резервуара с водой. Вместо этого вода нагревается только тогда, когда это необходимо.

  Проточные водонагреватели нагревают воду по требованию, чтобы обеспечить бесконечную подачу горячей воды. Они занимают меньше места, чем баковые водонагреватели, и, как правило, более эффективны. Тем не менее, стоимость покупки и установки безбакового водонагревателя, как правило, выше, чем стоимость покупки и установки обычного водонагревателя с резервуаром, поэтому, если цена является насущной проблемой, безбаковая система может быть не лучшим вариантом.
  

• 03 из 07

  Местный водонагреватель

  Тапакорн Руджипак / Getty Images

  Лучшее для : Обеспечение горячей водой одного сантехнического прибора.

  Вместо вариантов для всего дома, водонагреватели в точках использования обеспечивают горячую воду только для одного сантехнического прибора, такого как душ или кухонная раковина. Водонагреватели с резервуаром для воды обычно имеют небольшой накопительный бак для хранения ограниченного количества воды, готовой к использованию. Вы также можете найти водонагреватели без бака, которые отлично подходят для душа, потому что вам не нужно беспокоиться о том, что горячая вода закончится во время долгого расслабляющего душа.

  Эти системы относительно доступны по цене и не занимают много места, поскольку обычно их можно установить вне поля зрения под раковиной. Основным недостатком систем для точек использования является то, что они, как правило, менее эффективны, чем большинство других типов водонагревателей.

• 04 из 07

  Солнечный водонагреватель

  Лукас Нинно / Getty Images

  Best for : Высокоэффективный нагрев воды на возобновляемых источниках энергии.

  Сократите ежегодные расходы на коммунальные услуги с солнечным водонагревателем, который использует энергию солнца для нагрева воды. Солнечные водонагреватели имеют большой изолированный резервуар, в котором вода хранится до тех пор, пока она не будет готова к использованию, подобно обычным водонагревателям с резервуаром. Основное отличие заключается в том, что солнечные водонагреватели собирают солнечную энергию с помощью солнечных панелей и преобразуют эту энергию в электричество для нагрева воды.

  Солнечные водонагреватели могут быть установлены на крыше с солнечными панелями или установлены в другом месте дома. Они не полагаются исключительно на солнечную энергию, поэтому обычно есть газовая или электрическая резервная топливная система, чтобы у вас всегда был доступ к горячей воде. Однако важно отметить, что эти системы менее эффективны в районах страны, подверженных сильным снегопадам, поскольку снег блокирует солнечные батареи, препятствуя сбору солнечной энергии.

  Кроме того, солнечные водонагреватели более дороги в установке, чем обычные системы водонагревателей, хотя ежегодные затраты на энергию для работы водонагревателя, как правило, ниже.
  

• 05 из 07

  Гибридный водонагреватель

  дидеков / Getty Images

  Best for : Энергоэффективный нагрев воды для всего дома.

  Гибридный водонагреватель использует систему теплового насоса для извлечения тепла из земли и воздуха для нагрева воды, вместо того, чтобы полагаться на прямой источник топлива. Этот метод нагрева воды позволяет гибридному водонагревателю потреблять до 60% меньше энергии, чем обычному баковому водонагревателю.

  Система имеет большой изолированный накопительный бак и тепловой насос, установленный в верхней части бака. Благодаря комбинации бака и теплового насоса эти системы занимают больше места, чем обычный баковый водонагреватель. Кроме того, этот тип водонагревателя дороже, чем обычный резервуарный нагреватель, и он в значительной степени зависит от окружающего тепла, поэтому гибридные водонагреватели не рекомендуются для районов с холодным климатом.
  

• 06 07

  Комбинированный бойлер

  Бэнкс Фото / Getty Images

  Best for : Доступный и эффективный подогрев воды в домах с ограниченным пространством.

  Комбинированный котел-водонагреватель представляет собой единый агрегат, предназначенный для обогрева дома и нагрева воды, которая используется в различных сантехнических приборах по всему дому. Котельная система распределяет горячую воду через плинтусные радиаторы или системы лучистого пола. В зависимости от конкретной системы, он также может распределять пар по паровым радиаторам для обогрева дома.

  Система также нагревает воду для использования в близлежащих раковинах, душевых и бытовых приборах. Водонагреватели с комбинированным бойлером компактны и имеют низкие эксплуатационные расходы, что делает их отличным вариантом для небольших домов, которым требуется круглогодичное отопление. Однако они не являются хорошим выбором для больших семей, которым требуется большой объем горячей воды в периоды пиковой нагрузки.

• 07 07

  Конденсационный водонагреватель

  Маттеогирелли / Getty Images

  Best for : Высокая энергоэффективность, низкие эксплуатационные расходы и экологически безопасный нагрев воды.

  Конденсационный водонагреватель использует преимущества неиспользованных паров отработанных газов, производимых системой природного газа в доме. Когда в печи сжигается природный газ, нагретый отработанный газ направляется в змеевик на дне бака водонагревателя для нагрева воды, хранящейся внутри бака.

  Из-за зависимости от отработанного газа эти системы лучше всего сочетаются с домами, которые используют природный газ в качестве основного источника для круглогодичного отопления и приготовления пищи. Используя отработанный газ вместо электричества или природного газа, конденсационные водонагреватели могут снизить ежегодные счета за коммунальные услуги и обеспечить высокий уровень энергоэффективности. Однако эти системы обычно доступны только в виде больших блоков, которые стоят дороже, чем средний обычный водонагреватель с резервуаром.

Как выбрать водонагреватель

Когда приходит время заменить водонагреватель или если вы просто ищете модернизацию, то первое, что нужно решить, это выбрать водонагреватель с баком или без бака. Баковые нагреватели занимают больше места, но их преимущество в том, что они могут хранить нагретую воду для будущего использования. Водонагреватели, работающие в точке использования, и безрезервуарные водонагреватели — хороший вариант для небольших квартир или домов, где пространство ограничено, хотя эти эффективные системы стоят дороже, чем обычные водонагреватели с резервуаром.

Еще один фактор, о котором стоит подумать, — это тип топлива.