Принцип работы и устройство электрогазового накопительного водонагревателя (бойлера) со схемами

Принцип работы и устройство накопительного водонагревателя (бойлера)

При отсутствии горячей воды в квартире помогут водонагреватели (или бойлеры, то же самое). Есть много моделей с разной емкостью, емкостью бака, типом нагрева. Наиболее популярны накопительные котлы, работающие на электричестве или газе.

Устройство и общий принцип работы накопительного водонагревателя

Общая конструкция накопительного водонагревателя одинакова для всех моделей. Котел состоит из емкости для воды в декоративном кожухе с нагревателем между ними. Получается похоже на термос. Основное отличие накопительных котлов в том, что у них есть ТЭН: ТЭН или газовая горелка.

Существуют накопительные водонагреватели, в которых нагреватель представляет собой змеевик, подключенный к системе отопления. Такие котлы практически больше не нужны. Отопление не работает круглый год, поэтому люди не могут пользоваться горячей водой летом.

Они различаются по теплу накопительного обогрева в зависимости от типа установки. Вертикальные котлы занимают много места, поэтому их ставят в просторных помещениях. Для небольших помещений больше подходит горизонтальный водонагреватель. Последний вариант неудобен с точки зрения использования. В горизонтальном котле слои горячей и холодной воды смешиваются быстро. В результате при открытии крана идет кипяток, а примерно через минуту начинает течь более прохладная вода.

Общее устройство бойлера

Давайте посмотрим, как выглядит схема обычного накопительного водонагревателя:

Бак служит основой котла. В отечественных моделях его емкость ограничена 300 л. Резервуар изготовлен из нержавеющей стали или стали. Чтобы металл не ржавел, в качестве внутреннего покрытия используется стеклянная эмаль, стеклянная посуда или титановое напыление. Бак для воды заключен во внешний декоративный корпус. Он может быть изготовлен из нержавеющей стали, эмалированной стали или пластика. Между контейнером и внешним кожухом пространство заполнено изоляционным материалом – пенополиуританом. В передней части внешнего кожуха нагревателя находится градусник. Нагреватель служит сердцем накопительного водонагревателя. Электрический водонагреватель питается от встроенного элемента – водонагревателя (ТЭН). Газовые водонагреватели оснащены горелкой и дымоходом. На дне бака выходят краны горячей и холодной воды. На входе холодной воды установлен предохранительный клапан и обратный клапан. Первый – открывается от избыточного давления воды в баке. Второй – не дает воде выходить из емкости при отсутствии давления в водопроводной сети. К всасывающей трубе подсоединяется труба горячей воды. Электронное устройство предназначено для управления работой накопительного водонагревателя. На него поступает сигнал от термостата, датчики которого установлены внутри резервуара. Магниевый анод защищает стальной корпус котла от электрохимической коррозии, выделяя ионы.

Установка и эксплуатация каждого накопительного водонагревателя просты для пользователя. Устройство крепится к стене с помощью кронштейнов. Сетевой шнур разрешается подключать только к наливному шлангу холодной воды. Таков принцип работы котла, так как он хорошенько нагревает холодную воду. Если ввод накопительного водонагревателя подключен к центральному ГВС в квартире не удастся добиться нужной температуры после подачи горячей воды в бак.

Принцип работы

Основной принцип накопительного водонагревателя основан на послойном разделении жидкостей при разных температурах. По законам физики горячая вода находится вверху, а холодная – внизу. Для полного представления о том, как работает котел, рассмотрим все этапы по порядку:

Вода начинает течь, когда вы открываете водопроводный кран. Верхние слои горячей жидкости из бункера котла через входной патрубок направляются в трубу. Давление внутри бака водонагревателя становится ниже, чем в водопроводе. Открывается обратный клапан, и начинается доливка холодной воды. После выравнивания давления в водопроводной сети и внутри резервуара обратный клапан закрывается. При доливе воды холодная и теплая вода не смешиваются благодаря сепаратору, установленному в конце подключения подачи. О поступлении холодной воды в бак цилиндра сигнализирует датчик. Он дает команду блоку управления включить обогрев. На ТЭН подается электричество, а вода нагревается до заданной температуры. В газовом водонагревателе вместо электричества для горелки используется газ. Когда вода достигает нужной температуры, термостат отключает нагревательный элемент.

Работа накопительного водонагревателя осуществляется в непрерывном цикле. Всасываемую горячую жидкость постоянно заменяют холодной водой. Теплоизоляция под корпусом предотвращает быстрое охлаждение. Вода остается теплой 2-3 дня.

Размер котла должен соответствовать его мощности и объему. При большом расходе воды маломощная модель не справится с нагревом. На выходе жидкость не будет соответствовать заданной температуре.

Устройство и принцип работы электрического бойлера

Электрические водонагреватели считаются самыми популярными среди жителей квартир и частных домов. Своей популярностью они обязаны простоте установки и эксплуатации. На схеме в разрезе показано устройство накопительного водонагревателя. Давайте посмотрим, как выглядит электрический водонагреватель изнутри:

Начнем с рассмотрения устройства, которое представляет собой накопительный электрический водонагреватель с накопительным баком. Он бывает круглой или овальной формы. Бак закрыт декоративным кожухом. Внутреннее пространство между двумя баками заполнено пенополиуретаном. Особенность электрического водонагревателя – наличие ТЭНа. Элемент монтируется внизу бака котла на фланцевом соединении. Термостат контролирует включение и выключение нагревательного элемента. Каждый емкостный водонагреватель работает без превышения максимально допустимой температуры. Электрокотлы имеют индекс 75 o C. Водонагреватель защищен. В случае выхода из строя термостата нагревательный элемент будет отключен от источника питания при достижении критической температуры воды 85 ° C. Горячая вода всасывается по трубе, которая заканчивается в верхней части бака котла. Для доливки холодной воды на дне бака устанавливается кран. Магниевый анод защищает корпус резервуара от коррозии. Через 2-3 года элемент выходит из строя и его необходимо заменить. О работе водонагревателя сигнализирует контрольная лампа.

Зная, как устроен бойлер, можно понять, как он работает. Холодная вода поступает в бак котла через штуцер. Датчик отправляет сигнал на блок управления, который использует термостат для подачи напряжения на нагревательный элемент. Вода нагревается до заданной температуры. Датчик подает новый сигнал, и термостат отключает напряжение. После слива горячей воды цикл повторяется.

Разновидности ТЭНов

По принципу действия ТЭНы одинаковые. Нагревательный элемент – спираль. Но конструкция ТЭНов бывает разной и делится на два типа:

Накопительный водонагреватель с сухим ТЭНом стоит дороже, но он более безопасен и имеет больший срок службы. Компактные размеры позволяют установить в котле два водонагревателя. Самым надежным считается сухой ТЭН, корпус которого изготовлен из талькового камня.

Устройство и принцип работы газового прибора для нагрева воды

По устройству и принципу работы газовый котел несколько отличается от своего электрического аналога. Газовый водонагреватель является составной частью того же бака, заключенного в кожух с изоляцией из пенополиуретана. Анод служит защитой. Подача холодной и отбор горячей воды осуществляется по трубам, установленным в баке. Термостат контролирует включение и выключение нагрева. На этом сходство заканчивается. Давайте подробнее рассмотрим устройство котла на схеме, чтобы выявить основные отличия газового прибора:

Основное отличие от электрического котла – наличие газового устройства для нагрева воды – горелки. Подключение к газовой сети осуществляется через блок. Внутри находится редуктор, который соединен трубкой с соплом горелки. Конструкция накопительного бака водонагревателя существенно отличается от своего электрического аналога наличием дымохода. Он состоит из стальной трубы, вертикально приваренной ко всему резервуару. Верх дымохода соединен с вытяжкой. Через него продукты горения выводятся на улицу. Внутри установлен диффузор на дымоходе. Его пластины поглощают тепло уходящих газов и выпускают воду. Получаем двойной обогрев: от горелки и пламегасителя. Из-за разницы температур между холодной водой и пламенем горелки в дымоходе образуется конденсат. Для ее сбора под горелку устанавливают кольцо.

Газовая колонка работает так же, как и электрокотел. Единственное отличие – электронный блок с термостатом контролирует работу горелки. При понижении температуры в сопло подается газ и происходит возгорание. Когда температура воды достигнет заданных параметров, горелка отключается.

Газовые водонагреватели мало востребованы из-за сложности монтажа. Необходимо будет составить проект, а монтаж разрешен только специалистам газовой службы. Однако неоспоримым преимуществом является экономия за счет более низкой цены на газ.

Из двух рассмотренных вариантов на первом месте стоят электрические накопительные водонагреватели. Устройство можно установить самостоятельно в любом месте. Главное – обеспечить бесперебойную подачу холодной воды под давлением.

Принцип работы накопительного водонагревателя

Типы накопительных водонагревателей, принцип их работы

Водонагреватель накопительный электрический (бойлер). Это устройство чаще всего называют бойлером. Устройство представляет собой простой резервуар для воды с установленными ТЭНами (ТЭНами) и электронной или механической системой управления. Сам резервуар теплоизолирован от внешней среды, что позволяет значительно экономить электроэнергию. Принцип работы накопительного водонагревателя статичен. Бак наполнен холодной водой и нагревается ТЭНами. Весь процесс нагрева и поддержания необходимой температуры проходит под контролем блока автоматики.

Виды накопительных водонагревателей, принцип их работы Накопительный водонагреватель Оптимальный режим работы электрокотла Формы, размеры и тип управления котлом Водонагреватели накопительные электрические Накопительные водонагреватели, схема подключения Как работает накопительный водонагреватель Устройство накопительного электрического водонагревателя Достоинства и недостатки накопителя Устройство газового накопительного водонагревателя

Проточный электрический водонагреватель. Принцип работы проточного водонагревателя динамический. В этом приборе нет подноса с холодной водой. Процесс нагрева воды нагревателями происходит в специальных трубах и змеевиках с постоянным потоком воды через эти элементы. Как и в накопительных системах, проточные водонагреватели реализуют принцип механического или автоматического регулирования с помощью электронного блока. Чтобы быстро нагреть сильную струю воды до необходимой температуры, проточный электрический нагреватель должен обладать достаточной мощностью, что является его несомненным недостатком.

Эти два типа электрических водонагревателей могут быть разной конструкции. Есть агрегаты с косвенным нагревом, в которых тепловая энергия передается воде через дополнительный теплоноситель в модуле теплообмена. В этом случае нагревательные элементы нагревают специальную жидкость, которая, в свою очередь, передает тепло холодной воде в теплообменнике. Более того, в качестве нагревательных элементов могут использоваться не только нагревательные элементы, но и другие устройства, например источники инфракрасного излучения.

Но все эти устройства намного дороже, поэтому в основном проточные и накопительные водонагреватели с прямым нагревом воды через резистивные ТЭНы, то есть через ТЭН. Ниже мы подробнее рассмотрим устройство, принцип работы, достоинства и недостатки обоих типов электрических водонагревательных приборов. Это позволит вам сделать правильный выбор устройства для бесперебойной подачи горячей воды в ваш дом, офис или служебное помещение.

Накопительный водонагреватель

Устройство накопительного водонагревателя довольно просто.

Основным элементом устройства является резервуар для воды, изготовленный из нержавеющей стали или алюминия. Если резервуар изготовлен из обычной стали, внутренняя поверхность резервуара покрывается специальными материалами, которые улучшают его характеристики и устойчивость к коррозии. В накопительном баке установлен нагревательный модуль, состоящий из одного или нескольких нагревательных элементов. Нагревательные элементы могут быть «мокрыми» или «сухими». В первом случае ТЭН находится в непосредственном контакте с водой, а во втором – помещается в трубу, нагреющую воду.

Вся конструкция помещена во внешний кожух и изолирована от него специальным теплоизоляционным материалом. В резервуаре установлен термостат и другие необходимые датчики, подключенные к системе автоматики и информационным модулям. На внешнем корпусе устройства установлена механическая или электронная система управления. Классическая принципиальная схема накопительного водонагревателя в разрезе с минимально необходимым набором элементов представлена ниже.

Принцип работы котла основан на свойствах воды при разных температурах.

Теплая жидкость стремится вверх, а холодная – вниз. Именно на этом физическом явлении основана работа всех накопительных водонагревателей. Холодная вода подается в нижнюю часть прибора и нагревается нагревательным элементом. Образовавшаяся вода сливается из резервуара через высокопроизводительную трубу горячей воды. Сам процесс прост, но вся система требует установки дополнительных компонентов и систем как внутри резервуара, так и на защитном кожухе для надежной работы.

Внутри резервуара установлен магниевый анод, который необходим для уменьшения количества свободных ионов в воде. Этот элемент позволяет значительно снизить коррозию внутренних частей котла. А еще в баке установлен термостат, позволяющий регулировать температуру воды и отключать ТЭНы при достижении нужной температуры. Весь процесс нагрева и получения горячей воды в котле представлен на рисунке ниже.

Большинство накопительных электрических водонагревателей оснащены датчиками температуры, показываемыми на электронном дисплее или механическом термометре.

Подача холодной воды осуществляется через кран с предохранительным клапаном.

Управление режимами работы котла осуществляется как с помощью электронных модулей, так и механических регуляторов в более простых моделях.

К достоинствам электрических водонагревателей можно отнести возможность нагрева большого количества воды и низкое потребление электроэнергии, а к недостаткам – высокая стоимость.

Оптимальный рабочий режим электрического бойлера

Установка температурного режима на минимально допустимое значение не рекомендуется по следующим причинам:

Ухудшение эффективности водонагревательного оборудования; Температура жидкости 30-40⁰ C – идеальная среда для образования и размножения бактерий и плесени, которые непременно попадут в воду; Увеличивает скорость образования накипи.

Эти устройства часто имеют вариант экономичного режима, обозначенный буквой E. Этот режим означает, что жидкость внутри резервуара нагревается до температуры +55 ° C, что продлевает срок службы до тех пор, пока не будет проведено техническое обслуживание. Это означает, что в этом температурном режиме образование накипи происходит медленнее всего, и поэтому необходимость чистки нагревательного элемента возникает реже. Это не относится к экономии энергии.

Формы, размеры и тип управления бойлеров

Современный рынок рассматриваемых устройств предоставляет потребителям огромный выбор различных типов электрокотлов.

Разная вместимость – чаще всего приобретаются модели от 10 до 100 литров. Различные формы: круглая, плоская, квадратная. Большой популярностью пользуются круглые водонагреватели емкостью до 30 литров, которые чаще всего устанавливают на кухне. Если вам нужна модель с большим объемом для ванной, плоский вариант займет меньше места. Его легко можно установить на свободной стене или над унитазом. Вертикально и горизонтально. Чаще всего потребители отдают предпочтение первому варианту. Перед выбором стоит определиться с местом установки. Горизонтальные модели лучше устанавливать над дверью или другой сантехникой. В зависимости от типа управления: механическое и электронное. Второй вариант имеет возможность тонкой настройки, установки автоматического выключения или включения. Такие модели часто оснащаются маленьким экраном.

Водонагреватели накопительные электрические

Электроаккумулирующие котлы состоят из: корпуса с теплоизоляцией, электронагревательного элемента, анода, блока управления, силовых кабелей. Принцип работы прост: бак, наполненный холодной водой, некоторое время нагревает ее до определенной температуры.

Количество потребляемой котлом электроэнергии – 1,5-2 кВт, что не является пределом для домашней электросети. Поэтому эти устройства можно установить в квартире, в загородном доме. Необходимое условие – наличие заземления.

Анод, используемый внутри системы, предотвращает и замедляет коррозию нагревательного элемента, внутренней оболочки резервуара, принимая на себя основное взаимодействие с водой во время реакции окисления. Однако необходимо соблюдать регулярное обслуживание и правильное использование.

Электрокотлы бывают разного объема (10-200 л) и мощности (1,2-2,5 кВт). Оптимальный выбор зависит от условий дальнейшего использования. Загородные дома, дачи лучше оборудовать приборами большой мощности, средней или большой емкости резервуара (если они живы, водой постоянно одновременно пользуются несколько человек). В квартирах вполне достаточно оборудовать маломощный прибор небольшого объема, так как температура холодной городской воды выше, чем в Подмосковье, на ее обогрев потребуется меньше энергии.

Накопительные водонагреватели, схема

Энергопотребление среднее. Все современные модели накопительных водонагревателей могут работать в штатном и ускоренном режимах. Стандартный режим подходит для регулярного использования, ускоренный режим был разработан специально для ситуаций, когда возникает неожиданная потребность в небольшом количестве горячей воды.

Среди важных достоинств бака следует учитывать простоту его установки и подключения к водопроводу, удобство эксплуатации, возможность включения в обычную электрическую сеть.

Строительство газового накопительного водонагревателя

Главный недостаток такого типа устройства – его размер. В этом случае, чем больше объем бака, тем он тяжелее. Вам нужно не только решить, где повесить бочку, но и убедиться, что стена выдержит его вес.

Водонагреватели накопительные электрические Ariston

Накопительные водонагреватели лучше всего подходят для установки в квартирах и домах, предназначенных для постоянного проживания.

Накопительные водонагреватели лучше всего подходят для установки в квартирах и домах, которые используются для постоянного проживания.

Принцип работы накопительного водонагревателя

В основе всех водонагревателей один и тот же принцип работы – косвенный нагрев до определенной температуры воды, которая нагревается из водопровода в бак.

В целом принцип работы можно описать следующим образом. Изначально в бак поступает холодная вода под давлением, внизу есть ТЭН, который начинает ее нагревать. Когда вода нагревается, она поднимается к верху емкости, а другая порция холодной воды нагревается снизу. Так постепенно нагревается весь резервуар. Когда вода полностью нагреется до нужной температуры, срабатывает термостат и нагревательный элемент автоматически отключается.

Вода заданной температуры будет оставаться в баке до тех пор, пока пользователь не включит горячую воду на кухне или в ванной. За это время вода будет втягиваться в верхнюю часть бака, а новая порция холодной воды будет поступать снизу, термостат снова сработает, и вода снова нагреется. Таким образом, водонагреватель работает циклично. Этот принцип естественной циркуляции гарантирует, что бак нагревается равномерно. Однако потребуется некоторое время, чтобы водонагреватель прогрелся во всем объеме.

Устройство накопительного водонагревателя электрического

Самым главным в конструкции является нагревательный элемент, благодаря которому вода нагревается. Внешний кожух защищает обогреватель, а затем слой теплоизоляции, необходимый для экономии энергии. Если производитель обеспечивает хорошую изоляцию, вода может оставаться теплой до 2 дней. Традиционные изоляционные материалы – это жесткий пенополиуретан или поролон. Если воду нужно нагреть в больших объемах, теплоизоляция предусмотрена отдельно от бака, что позволяет увеличить рабочий объем.

К основным элементам устройства относятся:

Внешняя оболочка; теплоизоляционный слой; бак для нагрева воды; диффузор; холодное водоснабжение; выход горячей воды; погружная трубка датчика; магниевый анод; ТЭН (нагревательный элемент).

Плюсы и минусы накопительного устройства

Основные преимущества:

Работает с низким энергопотреблением, поэтому нет необходимости в отдельной проводке; Можно использовать горячую воду из кухни и ванны одновременно; простота использования; может быть установлен на удалении от точки водозабора; Он оснащен функцией защиты от перегрева, которая активирует автоматическую систему, когда температура достигает порогового значения; Нет необходимости изменять давление, чтобы получить желаемую температуру, поскольку имеется нагнетательный смеситель.

К недостаткам можно отнести:

размер габаритов, способных занимать много места, необходимо учитывать при планировке квартиры; после того, как вода полностью израсходована, нужно время, чтобы нагреть следующую партию.

Устройство газового накопительного бойлера

Обогреватель может работать не только от электричества, но и от газа. А такое устройство позволяет сэкономить больше времени. Мощность газовых обогревателей составляет 4-6 кВт, тогда как электрические обогреватели дают всего 1,5-3 кВт.

Благодаря накопительному баку горячую воду можно использовать в нескольких местах: в ванной, на кухне. При необходимости возможно дополнение устройства рециркуляционным патрубком. Тогда вода не сбрасывается в канализацию, а используется повторно. Газ – более доступное топливо.

Высокая стоимость оборудования. Сложная установка и подключение. Монтаж дымохода.

Устройство бака такое же, как у электрокотла, а внутреннее наполнение:

Газовая горелка. Камин. Входное отверстие для холодной воды. Труба, по которой забирается горячая вода.

Схема работы идентична электротехнике, разница только в способе нагрева. Несмотря на дороговизну подключения, газовый прибор оправдывает себя невысокой стоимостью нагрева воды.

Объем бака

Важно выбрать правильную технику в зависимости от скорости потока в вашей семье. Если объем бака слишком велик, это приводит к неудобствам в установке, не в каждой комнате удастся его вместить. Чтобы не ошибиться, необходимо рассчитать затраты:

Кухня. Для мытья посуды нужно от 6 до 18 литров. Ванная комната. Для полноценной ванны учтите, что горячая вода смешивается с холодной. Поэтому 60-120 л. Душевая кабина – 15-25 литров. Раковина – 5-10 литров.

По количеству человек:

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

Как видно на рисунке, нагрев осуществляется не только от горелки, но и за счет отвода тепла от продуктов сгорания.

Это возможно благодаря стальному газовому каналу с дымовыми трубами, проходящим вертикально через резервуар и передающим тепло с водой.

Горелка управляется электронным блоком, задача которого – выключить или зажечь ее после достижения или понижения заданной температуры.

Как обычно, в состав котла входит магниевый анод, защищающий кожух.

Этот вид водонагревателей не пользуется большой популярностью из-за сложности проектирования и подключения газовых агрегатов. Кроме того, для работы газового котла потребуется комплектная дымовая труба, выполнить это требование не всегда возможно или слишком дорого.