Что находится внутри водонагревателя
Как устроен проточный электрический водонагреватель
Содержание
Содержание
Есть давняя традиция — воду нагревать. Это приходится делать независимо от того, где вы живете — в квартире или частном доме. Для этой цели используют накопительные и проточные нагреватели, которые работают от различных источников энергии. В данной статье расскажем подробно про проточные электрические водонагреватели (далее — ПЭВН).
Если максимально кратко описать принцип работы ПЭВН, то получим следующее:
Холодная вода поступает в устройство непосредственно из магистрали;
Вода непрерывно проходит через нагревательный контур прибора;
На выходе из прибора получаем горячую воду.
Теперь более подробно рассмотрим как это работает.
Устройство ПЭВН
ПЭВН конструктивно можно поделить на два типа: универсальный и «кран мгновенного нагрева». Водонагреватели первого типа выполнены в виде закрытого корпуса с двумя патрубками для впуска и выпуска воды. Такие ПЭВН монтируются вблизи точки водоразбора, например, над раковиной. Некоторые приборы поддерживают работу с несколькими точками. В качестве примера рассмотрим внутреннее устройство одного из подобных ПЭВН фирмы Thermex.
На видео показан разбор этого же водонагревателя:
Механизмы безопасности ПЭВН
Сразу после впуска холодной воды в приборе располагаются датчики протока и температуры. Первый измеряет давление воды и при достижении заданного уровня генерирует сигнал на своих контактах. Именно этот сигнал служит отправной точкой для работы остальной схемы. Если давление падает ниже порогового значения, цепь размыкается. Так работает защита от «сухого хода».
Следующий обязательный элемент — термовыключатель. Существует несколько вариантов исполнения. В самых простых моделях термовыключатель подключен к нагревательному контуру и размыкает его при срабатывании. В некоторых моделях устанавливается дополнительный предохранитель с механическим включением. Для возврата его в исходное состояние придется открыть корпус и нажать кнопку. Ниже приведена принципиальная схема такого ПЭВН.
В приборах с электронным управлением температура контролируется по показаниям выходного термодатчика. Плата управления следит, чтобы своевременно отключить питание нагревательного контура. По такому принципу реализована защита от перегрева.
Третий компонент, защищающий прибор от выхода из строя — предохранительный клапан. Он срабатывает при гидроударе или повышенном давлении воды. При стравливании давлении из предохранительного клапана может просачиваться вода. При использовании предохранительного клапана необходимо позаботиться о дренажной системе.
Нагревательные элементы ПЭВН
Остановимся подробнее на процессе нагрева воды. В большинстве приборов контур состоит из закрытой колбы и находящихся внутри нагревательных элементов — трубчатых (ТЭН) или спиральных. Они подключаются через управляющее реле к цепи питания и преобразуют электрическую энергию в тепловую. Клеммы находятся снаружи колбы, их контакт с водой исключен. Колба обычно используется медная, есть варианты из термостойкого пластика и нержавеющей стали.
ТЭНы бывают медными или стальными, при этом металлы легируют и наносят защитный слой, чтобы лучше противостоять образованию накипи. Именно накипь — злейший враг металлических элементов, неизбежно приводящий к их износу.
Известны также и «сухие» ТЭНы. Это продвинутая версия, в которой исключается контакт нагревателей с водой. Вместо этого ТЭНы помещаются в защитную металлическую колбу, которая уже участвует в теплообмене. Для сухих ТЭНов есть апгрейд — керамический наполнитель. Он служит накопителем тепла, поскольку плавно нагревается и остывает, имеет увеличенную рабочую площадь.
Спиральные элементы изготавливают из специальных сплавов. При протоке воды спираль вибрирует и сбрасывает с себя известковые отложения. В целом спиральный элемент более устойчив к работе в жесткой воде.
Плата управления
Плата управления отвечает за сохранность прибора и его корректное функционирование. Напомним про два обязательных защитных механизма, рассмотренных выше: защита от работы без воды и защита от перегрева. Следующая важная функция — управление температурным режимом. В случае бюджетных моделей с механическим управлением это может быть простое включение и выключение ТЭНов или регулировка их мощности. В более дорогих ПЭВН с электронным управлением можно задавать температуру. Тогда в приборе появляется контроллер, который отрабатывает обратную связь по температуре и давлению воды и управляет мощностью нагрева. Такие модели комплектуются дисплеем и несколькими сенсорными кнопками для интеллектуального управления.
Цепь питания
Заключительная часть, которую рассмотрим — цепь питания. ПЭВН — это мощный потребитель, требующий особого внимания к проводке и соединениям. Поэтому в приборе находится крупная клеммная колодка. Это не случайно — провода должны быть подходящего сечения. Минимальные значения указываются в документации на прибор.
В цепь питания входят клеммы нагревателей и плата управления, от которой запитывается вся остальная электроника прибора. ПЭВН, рассчитанные на несколько точек потребления, обладают мощностью в несколько десятков киловатт и питаются от трехфазной сети. Для защиты от поражения током кабели питания прибора снабжаются УЗО.
Краны мгновенного нагрева
Отдельную нишу занимают так называемые «краны мгновенного нагрева». Это ПЭВН, выполненные в виде смесителя. Устройство таких ПЭВН немного отличается. Здесь ТЭН находится либо в основании смесителя в горизонтальном положении, либо внутри излива в вертикальном.
В таком приборе реализовано гидравлическое управление. Напор и температура находятся в обратной зависимости и регулируются ручкой смесителя. Электроники здесь практически нет, но все рассмотренные защитные механизмы быть обязаны. На некоторых моделях есть дисплей, на который выводится температура, измеряемая термодатчиком.
Проточный электрический водонагреватель — полезный в быту прибор. Принцип его работы прост, но подразумевает потребление большого количества электроэнергии. Помните об этом при выборе нагревателя и подключения его к электросети.
Устройство и принцип работы водонагревателя
Бесперебойный доступ к горячей воде обеспечивает человеку комфорт в жилых, производственных и офисных помещениях. Наличие возможности подключения к централизованным сетям горячего водоснабжения не гарантирует постоянную подачу подогретой воды в связи с профилактическими работами и аварийными ситуациями. Для загородных домов, дач и других строений, где нет магистральных тепловых сетей эта проблема многократно усиливается. Есть ли выход из этой ситуации? Конечно, есть! Необходимо просто установить водонагреватель и доступ к горячей воде будет обеспечен практически круглогодично.
Современное водонагревательное оборудование использует в своей работе различные виды энергоносителей: электроэнергию, природный газ, жидкое и твердое топливо. Одним из самых распространенных видов водонагревателей являются электрические приборы в разнообразных исполнениях. В этой статье мы рассмотрим основные типы такого электротермического оборудования, принцип работы водонагревателей, а также их конструктивные и технологические особенности. В заключение будут приставлены наиболее популярные модели бойлеров и водонагревателей на российском рынке такой техники.
Типы электрических водонагревателей
Наиболее экономичный способ нагрева холодной воды — это использование газовой колонки, но в большинстве случаев этот нагревательный прибор просто невозможно установить. В многоэтажных домах чаще всего отсутствуют специальные системы отвода отходов горения природного газа, а многие частные дома и дачи не газифицированы. Поэтому в этом случае монтаж электрических приборов для получения горячей воды не имеет альтернативы. Все электрические водонагреватели делятся всего на два типа: накопительные (бойлеры) и проточные. Ниже мы кратко рассмотрим принцип действия каждого типа по отдельности.
Эти два типа электрических водонагревателей могут иметь различное исполнение. Существуют приборы с косвенным нагревом, где тепловая энергия передается воде через дополнительный теплоноситель в теплообменном модуле. В этом случае нагревательные элементы подогревают специальную жидкость, которая, в свою очередь, передает тепло холодной воде в теплообменнике. Кроме того, в качестве элементов нагрева могут использоваться не только ТЭНы, но и другие устройства, например, инфракрасные источники.
Но все эти устройства намного дороже, поэтому в основном используются проточные и накопительные водонагреватели с прямым подогревом воды нагревательными элементами сопротивления, то есть ТЭНами. Ниже мы более подробно рассмотрим устройство, принцип работы, преимущества и недостатки обеих типов электрического водонагревательного оборудования. Это позволит вам сделать правильный выбор устройства для бесперебойного обеспечения горячей водой своего жилья, офиса или хозяйственного помещения.
Накопительный водонагреватель
Устройство накопительного водонагревателя довольно простое. Главным элементом прибора является емкость для воды, изготовленная из нержавеющей стали или алюминия. Если бак изготовлен из простой стали, то его внутренняя поверхность бака покрывается специальными материалами, улучшающими его эксплуатационные характеристики коррозионную стойкость. В накопительном баке устанавливается нагревательный модуль, состоящий из одного или нескольких ТЭНов. ТЭНы могут быть «мокрыми» или «сухими». В первом случае нагревательный элемент контактирует непосредственно с водой, а во втором он помещается в трубку, которая и нагревает воду.
Вся эта конструкция помещается во внешний кожух и изолируется от него специальным термоизоляционным материалом. В баке устанавливается термостат и другие необходимые датчики, подключенные к системе автоматики и информационным модулям. На внешней оболочке прибора монтируется система управления, механическая или электронная. Ниже представлена классическая схема накопительного водонагревателя в разрезе с минимально-необходимым набором элементов.
Как работает накопительный водонагреватель? Все довольно просто! Принцип действия бойлера построен на свойствах воды с разной температурой. Как мы знаем из школьного курса физики теплая жидкость стремится вверх, а холодная вниз. Именно на этом физическом явлении и построена работа всех накопительных водонагревателей. Снизу прибора подается холодная вода и нагревается ТЭНом. Поднимаясь она удаляется из бака через высокий патрубок забора горячей воды. Сам процесс простой, но для надежного функционирования всей системы требуется установка дополнительных элементов и систем как внутри бака, так и на защитном кожухе.
Внутри накопительной емкости устанавливается магниевый анод, который необходим для уменьшения количества свободных ионов в воде. Этот элемент позволяет заметно уменьшить коррозию внутренних частей бойлера. А также в баке устанавливается термостат, позволяющий регулировать температуру воды и отключать ТЭНы при достижении необходимого температурного режима. Весь процесс нагрева и отбора горячей воды в бойлере представлен на следующем рисунке.
В большинстве электрических накопительных водонагревателей устанавливаются датчики температуры, с выводом показаний на электронный дисплей или механический термометр. Подача холодной воды осуществляется через кран с обратным предохранительным клапаном. Управление режимами работы бойлера осуществляется как электронными модулями, так и механическими регуляторами в более простых моделях. К достоинствам накопительных электрических водонагревателей можно отнести возможность нагрева больших масс воды и низкое энергопотребление, а к недостаткам высокую стоимость.
Проточный водонагреватель
Устройство проточного водонагревателя полностью отличается от схемы принципа действия накопительного оборудования. Этот прибор не имеет емкости для накопления воды, а ее нагрев происходит при постоянном потоке жидкости через нагревательный модуль. В качестве такого модуля используется конструкция из труб с ТЭНами, которые могут располагаться как снаружи, так и внутри конструкции. Лучшим материалом для изготовления нагревательного модуля является медь, но в более дешевых моделях может быть использована нержавеющая сталь или алюминий.
Кроме модуля для нагрева воды в состав прибора входят различные дополнительные устройства. Датчик потока воды необходим для определения минимального напора воды, при котором можно эксплуатировать водонагреватель. Температурный датчик, регулятор температуры (термостат) предназначены для управления режимами работы. Тепловой предохранитель отключает систему при превышении максимально возможных температурах потока воды. На нижеприведенной картинке показана классическая схема электрического проточного водонагревателя в разрезе.
Как работает проточный водонагреватель? Этот процесс будет понятен даже школьнику! Из представленной схемы понятно, что холодная вода попадает в прибор через патрубок, а доступ в нагревательный модуль ей открывает реле давления. При низком давлении водонагреватель функционировать не будет. Регулятор температуры управляет процессом нагрева. Вода, нагретая до необходимой температуры, выводится наружу и подается в смеситель для использования потребителем. К достоинствам проточных электрических водонагревателей можно отнести невысокую стоимость и мгновенный нагрев воды, а к недостаткам высокое электропотребление и особые условия к электропроводке.
Обзор рынка электрических водонагревателей
В настоящее время на российском рынке электрического водонагревательного оборудования присутствует большее количество производителей как отечественных, так и иностранных. Конечно в основном доминируют иностранные производители такие как MTS и Lorenzi Vasco, но называть их продукцию чистым импортом нельзя. Большинство компаний открывает в России собственные производственные мощности полного цикла, с изготовлением основных комплектующих изделий. Это позволяет снизить себестоимость продукции и сделать ее доступной широкому кругу покупателей. Одной из таких компаний является итальянская корпорация Thermex, продукция которой уже практически стала российским брендом.
Более двадцати лет компания «Термекс» успешно работает в России, открывает собственные заводы и обеспечивает наш рынок электрическими водонагревателями высокого качества. Модельный ряд от этого производителя включает все типы электрического оборудования для нагрева воды. Популярность водонагревателя Термекс среди потребителей очень высока за счет инновационных идей, используемых при его изготовлении. Принцип работы водонагревателя Термекс, независимо от типа устройства, не отличается от аналогичных изделий других производителей. Но сразу следует сказать, что продукция компании завоевала доверие российского покупателя своими техническими характеристиками и доступной ценой.
Чем же так хороши водонагреватели от корпорации «Термекс»? Все очень просто! Модельный ряд продукции очень широк и позволяет практически любому потребителю подобрать оборудование для нагрева воды под свои нужды. Электрические накопительные водонагреватели Термекс выпускаются в широком диапазоне внутренних объемов от 10 до 300 литров. Проточные нагреватели различной мощности позволяют практически мгновенно нагреть проточную холодную воду до необходимой температуры.
К другим преимуществам электрических водонагревателей Термекс можно отнести следующие технологические и конструктивные особенности:
Кроме этого, в модельный ряд продукции от компании «Термекс» входят электрические водонагреватели с комбинированной системой нагрева воды.
Где купить
Максимально быстро приобрести оборудование для нагрева воды можно в ближайшем специализированном магазине. Оптимальным же, по соотношению цена-качество, остаётся вариант покупки в Интернет-магазине АлиЭкспресс. Обязательное длительное ожидание посылок из Китая осталось в прошлом, ведь сейчас множество товаров находятся на промежуточных складах в странах назначения: например, при заказе вы можете выбрать опцию «Доставка из Российской Федерации»:
Заключительная часть
Выбор типа оборудования для нагрева вода зависит от условий использования данной техники и финансовых возможностей потребителя. Если вам необходима основательная система с большими объема, то следует отдать предпочтение накопительным приборам, невзирая на затраты. Для тех кому горячая вода необходима здесь и сейчас в небольших объемах отлично подойдут проточные водонагреватели.
Видео по теме
Устройство водонагревателя, из чего сделан бойлер?
Пожалуй, каждый из нас несколько раз в жизни сталкивался с непредвиденным отключением горячей воды. Наверняка любой из нас однажды теплым летнем или прохладным весенним днем был застагнут врасплох коммунальными службами, пройдя мимо объявления об отключении. Чтобы обезопасить себя от таких конфузов, да и просто иметь возможность принимать душ абсолютно всегда люди придумали водонагреватель. Иногда кажется, что устройство водонагревателя довольно непростое, все-таки прибор не самый дешевый и чрезвычайно полезный, но, если углубиться, можно понять, что внутри нет ничего сложно. Каждый электрический накопительный бойлер состоит из следующих частей:
Вот и все основные компоненты водонагревателя. Их не так уж и много, поэтому разбор каждого из низа не составит большого труда.
Как правило резервуары сделаны из металла, но иногда встречается и пластик. Сперва разберем металлические, они бывают из нержавейки и обычного металла. Как правило, многие отдают предпочтение бакам из нержавеющей стали, считая, что они более надежные. Но это не совсем так, главная проблема подобных моделей – невозможность покрыть бак защитным составом эмали. Не секрет, что нержавейка отлично взаимодействует с водой, но и то что её невозможно покрасить тоже ни для кого не будет новостью. Стальные баки обработаны изнутри особым составом стекловидной эмали (название может отличаться у разных производителей), которая защищает их от деформации, перепадов температур и предотвращает появление ржавчины. Резервуары из нержавеющей стали же подвержены деформации, т.к. из-за постоянного нагрева и остывания они могут расширяться.
Также встречаются баки из АБС пластика, они ничем не хуже своих металлических аналогов, напротив имеют даже ряд преимуществ. Например, они не подвержены ржавчине, а также они лучше сохраняют тепло и тем самым способствуют более быстрому нагреву жидкости.
Элемент нагрева водонагревателя – важнейшая часть этого устройства.
От этого узла зависит скорость и максимальная температура нагрева воды. А также долговечность аппарата. Тэны бывают трех типов:
Изолированный и прямого контакта сделаны из меди и имеют одинаковую форму и свойства, единственное их отличие – наличие кобуры, которая защищает от воды изолированный элемент нагрева. Поэтому они считаются более надежными.
Керамические же сделаны из камня и не подвержены появлению накипи и могут служить десятками лет!
Поэтому в плане надежности их стоит распределить в таком порядке: Керамический, изолированный, прямого контакта.
Магниевый анод – устройство для предотвращения ржавчины и устранения нежелательных примесей в баке.
Даже имея самые надежный бак и элемент нагрева вода может х испортить. Ведь состав водопроводной жидкости в России далеко не самый щадящий. Особенно это касается дач и загородных домов. В подобных местах вода не проходит очистку, и в бойлер может попасть песок и прочие нежелательные вещества. Для защиты от этого бойлер имеет специальный узел, называется он магниевый анод. Принцип его работы довольно просто: большой магниевый стержень стягивает на себя все негативные примеси, которые просочились через фильтр и прочие системы очистки.
На водонагревателях Nofer анод установлен повышенного размера, что продлевает срок их работы и помогает дольше оставлять устройства без признаков коррозии и ржавчины.
Трубки для воды – одна из главных составляющих водонагревателя.
Об этом мало говорят, но от трубок действительно зависит очень много. Дело в том, что правильное расположение этих компонентов позволяет быстрее нагревать воду, избегая смешивания горячей и холодной воды внутри. Как это происходит? Секрет заключается в том, что при вертикальной установке бойлера горячая вода будет собираться в верхнем левом углу. Соответственно для более скорой подачи теплой жидкости рекомендуется устанавливать трубку длинную, а для подачи холодной воды короткую, с диффузором.
Термостат водонагревателя – часть, регулирующая температуру и страхующая от перегрева.
Узел, который контролирует температуру в баке называется термостат. Он не дает воде превысить значение в 75-80 С. Испанские разработчики перестраховались и установили на свои водонагреватели по два термостата, что гарантирует высокую безопасность. Такой подход нужен на случай, если термостат выйдет из строя. Только представьте какие последствия — это может повлечь? Вода будет становиться все горячее и горячее и в конце концов аппарат может попросту взорваться. Поэтому второй термостат нужен для страховки первого.
Регулятор и индикатор температур водонагревателя электрического.
Последними в нашем списке будут сразу две части, которые служат одной и той же цели. Они созданы для выставления и регулировки температуры. В современных водонагревателях эти компоненты бывают двух видов: цифровое табло и круглый барашек с лампочкой. Конечно использование цифрового табла с LED экраном намного современнее и удобнее, но поскольку прибегать к этим регулировкам вы будете не так часто, использование водонагревателя с ручной регулировкой навряд ли причинит много дискомфорта. Ведь все таки основная функция устройства – нагревать воду, а главная характеристика при выборе для многих – надежность.
Таким образом мы разобрали все важнейшие компоненты бойлеров электрических.
Пожалуй, каждый из нас несколько раз в жизни сталкивался с непредвиденным отключением горячей воды. Наверняка любой из нас однажды теплым летнем или прохладным весенним днем был застагнут врасплох коммунальными службами, пройдя мимо объявления об отключении. Чтобы обезопасить себя от таких конфузов, да и просто иметь возможность принимать душ абсолютно всегда люди придумали водонагреватель. Иногда кажется, что устройство водонагревателя довольно непростое, все-таки прибор не самый дешевый и чрезвычайно полезный, но, если углубиться, можно понять, что внутри нет ничего сложно. Каждый электрический накопительный бойлер состоит из следующих частей:
· Трубки для подводки воды.
· Регулятор и индикатор температуры воды.
Вот и все основные компоненты водонагревателя. Их не так уж и много, поэтому разбор каждого из низа не составит большого труда.
Бак для воды в бойлере
Как правило резервуары сделаны из металла, но иногда встречается и пластик. Сперва разберем металлические, они бывают из нержавейки и обычного металла. Как правило, многие отдают предпочтение бакам из нержавеющей стали, считая, что они более надежные. Но это не совсем так, главная проблема подобных моделей – невозможность покрыть бак защитным составом эмали. Не секрет, что нержавейка отлично взаимодействует с водой, но и то что её невозможно покрасить тоже ни для кого не будет новостью. Стальные баки обработаны изнутри особым составом стекловидной эмали (название может отличаться у разных производителей), которая защищает их от деформации, перепадов температур и предотвращает появление ржавчины. Резервуары из нержавеющей стали же подвержены деформации, т.к. из-за постоянного нагрева и остывания они могут расширяться.
Также встречаются баки из АБС пластика, они ничем не хуже своих металлических аналогов, напротив имеют даже ряд преимуществ. Например, они не подвержены ржавчине, а также они лучше сохраняют тепло и тем самым способствуют более быстрому нагреву жидкости.
Элемент нагрева водонагревателя – важнейшая часть этого устройства.
От этого узла зависит скорость и максимальная температура нагрева воды. А также долговечность аппарата. Тэны бывают трех типов:
2. прямого контакта,
Изолированный и прямого контакта сделаны из меди и имеют одинаковую форму и свойства, единственное их отличие – наличие кобуры, которая защищает от воды изолированный элемент нагрева. Поэтому они считаются более надежными.
Керамические же сделаны из камня и не подвержены появлению накипи и могут служить десятками лет!
Поэтому в плане надежности их стоит распределить в таком порядке: Керамический, изолированный, прямого контакта.
Магниевый анод – устройство для предотвращения ржавчины и устранения нежелательных примесей в баке.
Даже имея самые надежный бак и элемент нагрева вода может х испортить. Ведь состав водопроводной жидкости в России далеко не самый щадящий. Особенно это касается дач и загородных домов. В подобных местах вода не проходит очистку, и в бойлер может попасть песок и прочие нежелательные вещества. Для защиты от этого бойлер имеет специальный узел, называется он магниевый анод. Принцип его работы довольно просто: большой магниевый стержень стягивает на себя все негативные примеси, которые просочились через фильтр и прочие системы очистки.
На водонагревателях Nofer анод установлен повышенного размера, что продлевает срок их работы и помогает дольше оставлять устройства без признаков коррозии и ржавчины.
Трубок для воды – одна из главных составляющих водонагревателя.
Об этом мало говорят, но от трубок действительно зависит очень много. Дело в том, что правильное расположение этих компонентов позволяет быстрее нагревать воду, избегая смешивания горячей и холодной воды внутри. Как это происходит? Секрет заключается в том, что при вертикальной установке бойлера горячая вода будет собираться в верхнем левом углу. Соответственно для более скорой подачи теплой жидкости рекомендуется устанавливать трубку длинную, а для подачи холодной воды короткую, с диффузором.
Термостат водонагревателя – часть, регулирующая температуру и страхующая от перегрева.
Узел, который контролирует температуру в баке называется термостат. Он не дает воде превысить значение в 75-80 С. Испанские разработчики перестраховались и установили на свои водонагреватели по два термостата, что гарантирует высокую безопасность. Такой подход нужен на случай, если термостат выйдет из строя. Только представьте какие последствия — это может повлечь? Вода будет становиться все горячее и горячее и в конце концов аппарат может попросту взорваться. Поэтому второй термостат нужен для страховки первого.
Регулятор и индикатор температур водонагревателя электрического.
Последними в нашем списке будут сразу две части, которые служат одной и той же цели. Они созданы для выставления и регулировки температуры. В современных водонагревателях эти компоненты бывают двух видов: цифровое табло и круглый барашек с лампочкой. Конечно использование цифрового табла с LED экраном намного современнее и удобнее, но поскольку прибегать к этим регулировкам вы будете не так часто, использование водонагревателя с ручной регулировкой навряд ли причинит много дискомфорта. Ведь все таки основная функция устройства – нагревать воду, а главная характеристика при выборе для многих – надежность.
Таким образом мы разобрали все важнейшие компоненты бойлеров электрических.