В нынешнее время автономное горячее водоснабжение в квартирах и частных домах становится все более популярным. Централизованное ГВС стало дорогим и неэкономичным, оттого оно постепенно уходит в прошлое. На смену ему приходят водонагреватели различных конструкций, самые распространенные из них – аппараты накопительного типа. В данной статье мы как раз и рассмотрим устройство и принцип работы бойлера для нагрева воды.

Виды накопительных водонагревателей

На данный момент существует несколько разновидностей агрегатов для автономного горячего водоснабжения. Все они созданы с одной целью, но достигают ее по-разному, то бишь, с использованием различных энергоносителей. Домовладелец имеет возможность выбрать тот, что оптимально подходит ему по всем параметрам.

Итак, на современном рынке предлагаются нагревательные бойлеры следующих видов:

• электрические накопительные нагреватели;
• бойлеры косвенного нагрева;
• газовые бойлеры;
• проточные нагреватели.

Примечание. В прямом переводе с английского слово «бойлер» означает «котел». Это значит, что к ним относятся не только накопительные, но и всяческие проточные водонагреватели. Не принимать их во внимание будет некорректным по отношению к пользователям.

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.

Бойлеры косвенного нагрева

Эти аппараты не производят тепловую энергию самостоятельно, хотя некоторые модели имеют встроенный ТЭН для поддержания температуры воды в разных ситуациях. В обычном режиме бойлер готовит воду для ГВС, подогревая ее змеевиком с протекающим по нему теплоносителем. Ниже на схеме показано устройство бойлера косвенного нагрева:

В утепленный бак большой емкости (бывает до 1000 л) встроен змеевик с подведенным к нему теплоносителем от котла. Как и в электрическом бойлере, подача холодной воды осуществляется в нижнюю часть емкости, отбор горячей – из верхней части. Агрегат способен обеспечить значительный расход горячей воды, а потому применяется в частных домах с большим числом потребителей.

Обычный обмен теплом между средами с разной температурой – это и есть принцип работы бойлера косвенного нагрева. Но чтобы получить воду из крана с температурой 55 ºС, котел должен нагревать теплоноситель минимум до 80 ºС, это один из недостатков данного водонагревателя. Второй недостаток – длительное время загрузки бака большой емкости, так что в случае интенсивного водоразбора проживающим в доме людям надо приспособиться пользоваться ГВС по определенному графику.

Как и электрические бойлеры, водонагреватели косвенного нагрева оснащены магниевым анодом для защиты стального бака от коррозии. Боле сложные и дорогие модели оборудованы двумя змеевиками, через один протекает теплоноситель от котла, а второй можно присоединить к альтернативному источнику тепловой энергии. Им может служить другой котел либо солнечный коллектор. Для поддержания температуры в разных ситуациях в верхнюю зону емкости встраивается ТЭН с термостатом.

Агрегаты косвенного нагрева производятся в настенном и напольном исполнении, могут работать с любыми источниками тепловой энергии. Производители котельного оборудования часто предлагают их в связке с двухконтурными котлами. В этом случае теплогенератор поддерживает температуру отопления и загружает бойлер, поочередно переключаясь между этими двумя системами.

Газовые накопительные водонагреватели

Эти аппараты конструктивно и внешне напоминают электрические бойлеры. Все тот же подвешиваемый на стену бак, покрытый слоем утеплителя, только внизу установлена газовая горелка, а вверху имеется патрубок дымохода. Газовый бойлер работает по такому же принципу, только источником тепла служит горелка, нагревающая емкость с водой. Устройство водонагревателя показано на схеме:

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.

Достоинство накопительных водонагревателей состоит в том, что они сходу могут выдать большой расход воды для ГВС, но в течение ограниченного промежутка времени. После этого им требуется перерыв для приготовления очередной порции воды.

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.

Заключение

Если распределить все перечисленные приборы по популярности, то первое место уверенно займут электрические бойлеры, причины этому понятны. На втором месте находятся газовые колонки, третье остается за бойлерами косвенного нагрева.

Электрические водонагреватели распространены по всему миру, как наиболее простые и доступные приборы приборы для обеспечения горячей водой. Варианты их применения очень разнообразны - электрические водонагреватели устанавливаются как в небольшие квартиры, так и на промышленные объекты. Они бывают накопительного и проточного типов, могут значительно варьироваться по мощности и производительности. Мы готовы оказать помощь в выборе электрических водонагревателей.

Буферные емкости

Буферные накопительные емкости - специальные бойлеры для систем отопления или охлаждения (воздушного кондиционирования, холодильных установок) для аккумулирования излишков тепла или холода и дальнейшего его использования в системе.
буферная емкость - накопитель представляет собой бак большого объема с качественной теплоизоляцией, аккумулирующий и сохраняющий температуру тепло- или холодоносителя длительное время.

Применение таких баков-аккумуляторов увеличивает гибкость и эффективность системы отопления или охлаждения, позволяет сгладить нагрузку и уменьшить частоту включения оборудования и, соответственно, увеличить срок его службы, позволяет экономить энергоресурсы без потери комфорта и работоспособности системы, дополнительно защищает от аварийных ситуаций.

Водонагреватель – это прибор, применяемый для беспрерывного нагрева воды с помощью электроэнергии, жидкого, твердого или газообразного топлива в местной системе водоснабжения. Этот прибор дает возможность пользоваться горячей водой в любое время, не зависимо от работы коммунальных служб. Также удобно установить водонагреватель на даче или в загородном доме, где он будет служить для отопления помещения.

Типы водонагревателей

Первым критерием при выборе конкретного водонагревателя является его объем. В зависимости от того, какое количество человек проживает в доме и сколько горячей воды расходует семья, можно подобрать водонагреватель объемом от 50 до 200 литров.

• Накопительные водонагреватели имеют объем от 5 до 550 литров. Во время расхода горячей воды, в бак непрерывно добавляется холодная, которую нагревательный элемент доводит до нужной температуры (не более 80-85 градусов при электронагрузке до 1.5 киловатт). Теплоизоляционный материал позволяет воде долго сохранять высокую температуру, но если быстро расходовать горячую воду, то придется подождать, пока она нагреется снова.

Монтируются такие водонагреватели разными способами. Бывают настенные, встраиваемые или напольные модели.

• Проточные водонагреватели удобны для установки в квартирах, так как имеют довольно компактные размеры. Вода нагревается сразу при прохождении через нагревательный элемент и подается в кран. Температура воды будет около 55-60 градусов при нагрузке на электросеть от 6 киловатт. При этом реальная температура воды в кране может и не соответствовать заявленной, так как это зависит от интенсивности расхода и температуры воды в водопроводе.
• Наливными водонагревателями удобно пользоваться при отсутствии водопровода. Температура нагрева воды – около 70 градусов. При достижении максимальной температуры нагрева устройство отключается, а при охлаждении воды до 60 градусов – снова начинает работать. Эти легкие и удобные водонагреватели можно установить на стене или просто поставить на стол.

В зависимости от того, какой источник энергии будет наиболее удобно использовать в каждом конкретном случае, можно подобрать газовый или электрический водонагреватель.

Технические характеристики водонагревателей

В зависимости от предполагаемой интенсивности расхода горячей воды, подбирают водонагреватели определенной мощности (от 0.9 до 136.5 киловатт). При мощности от 6 до 8 киловатт можно расходовать 3-4 литра в минуту. Этого достаточно для принятия душа. Если расход воды предполагается более интенсивный, то приобретать нужно устройство мощностью 12-30 киловатт. При этом расходовать можно до 9 литров горячей воды в минуту.

Для пользователей, стремящихся к экономичности, накопительные нагреватели будут более приемлемы, чем проточные.

Управление водонагревателем можно осуществлять при помощи специального гидравлического датчика или же есть модели с полным электронным управлением.

Корпус устройства состоит из бака и самого нагревательного элемента. Наиболее надежные трубчатые нагревательные элементы. Однако их придется периодически чистить от накипи. Быстрее нагреет воду спираль и накипь на ней не образовывается.

Изготавливают водонагреватели из нержавеющей стали, пластика, эмали или стеклокерамики.

Где купить водонагреватели

Обратиться за помощью с выбором модели и приобрести надежный водонагреватель, можно в специализированных точках продаж, техно-супермаркетах или на страничке интернет-магазина.

По способу размещения водонагреватели могут быть напольными или настенными (горизонтального или вертикального расположения и универсальные). Напольные нагреватели оптимальны для нагрева воды в больших объемах (от 200 до 1000 л и более). При их изготовлении применяют надежные материалы: бак делают из 4-мм стали и покрывают изнутри слоем эмали, а нагревательный элемент — из меди, которая не боится длительного пребывания в воде. Но более востребованы настенные водонагреватели емкостью 80- 150 л, рассчитанные на семью до 4 человек. По форме они могут быть круглыми и плоскими.

Какой настенный водонагреватель лучше выбрать: вертикальный или горизонтальный?

В горизонтальном водонагревателе холодная вода смешивается с находящейся в нем нагретой водой. Это приводит к дискомфорту при разборе воды. Большинство накопительных водонагревателей снабжены защитой от таких перепадов, и перед покупкой стоит поинтересоваться о ее наличии. Считается, что при вертикальном положении водонагревателя смешивание холодной и нагретой воды происходит в меньшей степени. Но чаще всего выбирают подходящий вариант исходя из удобства расположения.

При небольшом размере ванной комнаты (4-6 м²), когда необходимая площадь свободного пространства может быть под потолком, единственным вариантом становится горизонтальное расположение нагревателя в верхней части помещения. Учитывая многофакторный характер выбора положения прибора, все больше производителей предусматривают универсальные модели, которые допускают и горизонтальный, и вертикальный монтаж.

Насколько удобен плоский настенный водонагреватель?

Такому прибору всегда проще найти место, и он хорошо смотрится в интерьере. Но при недостаточной теплоизоляции его энергоэффективность снижается. Убедиться в этом довольно легко, приложив руку к корпусу: если он теплый, то часть тепла, расходуемого на нагрев воды, рассеивается в окружающий воздух, если — холодный, то потребительские свойства не принесены в угоду привлекательному дизайну. Толщина слоя изоляции между баком и корпусом должна быть не меньше 40 мм. Емкость их обычно составляет от 30 до 80 л, при этом глубина корпуса всего от 235 до 360 мм соответственно.

Небольшой плоский настенный водонагреватель можно разместить даже под раковиной

Какова конструкция бака водонагревателя?

Бак бывает сварным из стального листа, из меди или литым из пластика. Давление в нем может достигать 6 атм. Пластиковый бак ставят в безнапорные накопительные и безнапорные проточные водонагреватели емкостью не более 30 л. Медный бак обладает высокой коррозионной стойкостью. Водонагреватель с таким баком не нуждается в смене анода, его можно ремонтировать, но он очень дорогой. Поэтому наибольшее распространение получили стальные изделия.

Чтобы накопительный водонагреватель функционировал не менее 5-7 лет, используют углеродистую сталь толщиной от 2 мм (изнутри на стенки бака наносят покрытие для защиты от коррозии) или дорогую нержавейку, естественно, без покрытия. На сегодняшний день применяют следующие типы покрытий: эмаль, титановую эмаль, стеклокерамику причем технологии их нанесения несколько отличаются. Но в любом случае для создания надежного защитного слоя важны качественная стальная поверхность бака и однородная структура эмали. Если в эмали образуется трещина, то такой бак отремонтировать нельзя.

Что касается нержавейки, то главное требование предъявляется к качеству сварного шва, которое во многом определяет срок эксплуатации водонагревателя.

1. Эмалированный бак 2. Теплоизоляция 3. Забор воды 4. Магниевый анод 5. ТЭН 6. Подача воды

Какой стальной бак водонагревателя надежнее — из нержавейки или эмалированный?

В процессе эксплуатации водонагревателя стенки стального бака, а соответственно, и нанесенная на них эмаль испытывают постоянные деформации растяжения/сжатия. Поэтому все усилия разработчиков направлены на то, чтобы приблизить эластичность покрытия к свойствам металла и обеспечить надежную адгезию эмали к поверхности стали. Обычно эмалированный бак служит не менее 8-10 лет. Опасные участки бака из нержавейки — зоны сварных швов и верхняя часть бака, где температура наиболее высока. Если качество стали и сварных швов соответствует заявленному производителем, то такой бак прослужит более 5-7 лет.

В качестве дополнения к ответу можно привести статистические данные последних лет. В Европе лучше продаются водонагреватели с эмалированными баками, и никто не жалуется на срок их службы. Там модели из нержавеющей стали стоят значительно дороже эмалированных. У нас же как раз растет число продаж нагревателей с баками из нержавейки.

Тут можно добавить еще два факта. Первый: нержавейка нержавейке рознь — и по цене, и по качеству. Так, баки, произведенные в Азии и на Ближнем Востоке, приблизительно на 200 $ дешевле, чем шведские или норвежские. И выходят из строя они тоже быстрее, хотя теоретически могут быть отремонтированы. Второй — это то, что, помимо эмалевого покрытия, скорость коррозии снижает магниевый анод, который представляет собой пассивный метод защиты. Но его нужно вовремя менять.

Какой ТЭН водонагревателя эффективнее, медный или стальной?

Надежен и тот и другой, температура нагрева обоих одна и та же — 350-400 °С. Каждый из них монтируется на одном фланце вместе с гильзами термостата и ограничителями температуры, с магниевым или титановым анодом и может быть подключен к одно- или трехфазному напряжению питания. Единственное, что их отличает это разная теплопроводность, а поскольку теплопроводность меди выше, то скорость нагрева у нее будет тоже выше.

Какие есть варианты подключения водонагревателя и устройства всей цепи водоразбора?

По организации водогрейная цепь может быть безнапорной (открытой) и напорной (закрытой), причем и та и другая может быть как с накопительным, так и с проточным водонагревателем. Вторая отличается тем, что холодная вода в нее поступает под давлением из трубопровода или от насосной станции.

Наиболее распространены бытовые напорные водонагреватели с рабочим давлением до 6 атм (0,6 МПа), которые применяют для подогрева воды в домах, оборудованных системами холодного водоснабжения. У такого прибора можно перекрывать выход воды и поэтому его размещают в квартире, на даче и в коттедже в любом месте водопровода, при этом горячая вода под давлением будет подаваться на все точки водоразбора. При эксплуатации безнапорного водонагревателя запрещается перекрывать выход горячей воды, поэтому он используется только для одной точки водоразбора и устанавливается непосредственно в этом месте.

Также при отсутствии в доме водопровода безнапорный водонагреватель можно заполнять холодной водой из емкости, расположенной выше него. Конструктивно у напорного прибора бак сложнее, поскольку должен выдерживать давление в несколько атмосфер.

Схемы подключения водонагревателей: а) безнапорного проточного, б) напорного проточного, в) напорного накопительного:

1. Кабель (сечение не менее 0,7 мм²/кВт). 2. Автомат защиты. 3. Электрощит. 4. УЗО на 30 мА. 5. Стояк холодной воды 6. Непроводящая ток труба. 7. Группа безопасности. 8. Слив в канализацию. 9. Стояк горячей воды. 10. Точки водоразбора

Какие функции управления в водонагревателе необходимы, а без каких можно обойтись?

Автоматика должна обеспечить в первую очередь защиту от закипания воды, от включения без воды и поддерживать температуру воды в баке, равную заданной. Кроме того, каждый водонагреватель должен быть снабжен собственным на 25-30 мс, которое бы исключало опасность для здоровья человека в случае прикосновения к оголенным токоведущим частям, а также предохраняло от тока утечки, способного привести к пожару.

Конечно, самые важные режимы и функции прибора те, которые отвечают за безопасность пользователя. Но в современных приборах есть и другие, например, функция рестарта автоматически включит водонагреватель при восстановлении электропитания после перебоев в электросети, а суточный программатор обеспечивает работу водонагревателя в необходимом для потребителя промежутке времени. Довольно удобен и указатель оставшегося количества воды в баке.

В последнее время микропроцессорное управление позволило создать довольно полезные режимы и функции. Так, режим быстрого нагрева сократит время первоначального нагрева воды на 40-60%, после чего восстановит стандартный режим работы. Может быть установлен и датчик, отражающий состояние магниевого анода и освобождающий пользователя от периодических проверок работоспособности последнего. Ну, и разумеется, у современных моделей водонагревателей появился ИК-пульт, без которого не обходится управление ни одним бытовым прибором.

Что нового ожидается в конструкциях водонагревателей?

В первую очередь улучшается дизайн, например, совершенствуются инженерные решения приборов плоской формы. Также повышается энергоэффективность ТЭНов и апробируются новые материалы для анода. И наконец, работа водонагревателя становится более наглядной, поскольку почти вся информация о его работе теперь отражается на ЖК-дисплее, который становится все крупнее. Появляются дополнительные функции у электронных блоков управления.

Объединяющий фактор для всех жителей России - отключение горячей воды: каждое лето две или три недели мы остаемся наедине с тазиками, кастрюлями и электрочайником. Чтобы побороть это ежегодное проклятие, нужно всего лишь установить автономный водонагреватель, который пригодится, конечно же, и всем остальным обделенным центральным горячим водоснабжением жителям, включая дачников и курортников.

Типы водонагревателей

Наиболее универсальны проточные водонагреватели , где вода становится горячей, проходя через нагревательные элементы. Эти устройства имеют небольшие размеры и могут быть установлены даже в тесных помещениях - они крепятся к стене. Главное их преимущество - мгновенное получение горячей воды. Главный недостаток - при слабом напоре вода становится слишком горячей или же вовсе перестает нагреваться, если срабатывает защита нагревательных элементов.

Накопительные водонагреватели работают иначе: вода греется в отдельном баке, и уже из него подается в краны. Бак устанавливается на пол или крепится на стену, в зависимости от объема. Используется как постоянный источник горячей воды в коттеджах, на предприятиях, в офисах и санузлах торговых центров, учреждений, кафе. Объем резервуара может составлять от 5 – 15 л (для одиноких дачников) до 100 – 300 л (для дома с семьей из 3 – 4 человек). Чтобы нагреть воду в баке, требуется некоторое время, зато наличие резервуара обеспечивает достаточный запас горячей воды, температура которой поддерживается за счет теплоизоляции корпуса и периодического подогрева.