Принцип работы электроводонагревателя накопительного

Стандартный принцип работы накопительного электрического водонагревателя объясняется взаимосвязью между конструктивными элементами водогрейного оборудования и простыми законами элементарной физики.

Температура и скорость нагрева, а также объём воды напрямую зависят от нескольких факторов, которые обязательно должны учитываться при выборе бойлера.

Устройство электрического водонагревателя накопительного

Базовая комплектация накопительного водогрейного оборудования электрического типа представлена:

• стандартным корпусом;
• баком с теплоизолирующим слоем;
• нагревательными элементами в виде ТЭНов;
• защитным магниевым анодом;
• термостатом;
• блоком для управления;
• системой безопасности;
• индикаторным элементом;
• электрическим кабелем.

В подобном типе оборудования использование горячей воды возможно исключительно после полного нагрева, поэтому предварительный процесс подготовки жидкости является обязательным.

Корпус водогрейного прибора

Электрические накопительные бойлеры, как правило, характеризуются наличием внешней оболочки, представленной стальным корпусом. Водогрейные приборы с минимальным полезным объемом, который не превышает 15 л, чаще всего выпускаются с высокопрочным пластиковым корпусом.

Горизонтальный накопительный водонагреватель

Модельный ряд, представленный водонагревательными приборами с объемом в 30 л, чаще всего имеют комбинированный металло-пластиковый корпус. По форме в настоящее время выпускаются приборы цилиндрического, прямоугольного и slim типа.

Как производится установка водонагревателя в ванной комнате, вы узнаете на нашем сайте. Общие правила и рекомендации.

Критерии выбора электрического бойлера для воды представлены здесь.

Какой водонагреватель лучше выбрать – проточный или накопительный? Сравнение этих приборов приведено по ссылке.

Особенности бака

Наиболее современные накопительные водонагреватели обладают баком, выполненным на основе стабилизированных и высокопрочных стальных сплавов, которые характеризуются устойчивостью к коррозийным изменениям.

Внутренняя поверхность покрывается слоем стеклофарфора, который подвергается высокотемпературному обжигу. Стеклофарфоровое покрытие является химически нейтральным и коррозионно-устойчивым.

Устройство накопительного водонагревателя для вертикального монтажа

Особая кристаллическая структура стеклофарфорового бака способна выдержать даже очень высокие деформирующие нагрузки. Защиту внутреннего бака осуществляет магниевый анод, который эффективно предотвращает процессы коррозии электрохимического типа.

Нагревательные элементы и магниевый анод

Одним из основных конструктивных элементов водогрейного оборудования является стальной фланец, используемый для фиксации термо-электронагревателя в виде нихромовой спирали в медном кожухе, а также магниевого жертвенного анода и термостата.

Особенностью опорного фланца съемного типа является его закрепление на корпусе оборудования посредством обычного резьбового или болтового соединения.

Блок управления

Блок, отвечающий за управление и контроль водогрейной системы, включает в себя целый набор датчиков и специальных приборов, что позволяет осуществлять выбор и последующий контроль температурного режима нагреваемой воды, а также расход холодного и горячего водоснабжения. Также посредством специальных приборов производится контроль наполненности бака водой.

Принцип работы

Рассмотрим, как работает накопительный водонагреватель электрический. Накопительное водогрейное оборудование электрического типа отличается особым принципом функционирования, основанным на перемещении наиболее горячих водяных слоев вверх, и сдвиге холодной воды, обладающей высокой плотностью, в нижнюю часть резервуара с нагревательными элементами.

Первичное подключение водонагревательного прибора к электрической сети сопровождается включением ТЭНа и подогревом воды до температурного режима, при котором термостатные контакты провоцируют размыкание электрической цепи.

Принцип работы водонагревателя

Процессу инверсии подогретой до заданных показателей воды в подающую магистральную систему препятствует установленное обратное клапанное устройство. Именно благодаря наличию такой арматуры движение водного потока происходит только в одном направлении.

Открывание расходного крана в водоразборной точке вызывает поступление горячей воды к потребителям посредством специального патрубка, что сопровождается снижением показателей давления внутри накопительного резервуара. В результате происходит заполнение водогрейного бака холодной водой из водопроводной системы.

Присутствие на входном патрубке функционального рассекателя не позволяет горячей воде смешиваться с поступающими внутрь водогрейного резервуара холодными водяными потоками. Рассекающее устройство распределяет струю и одновременно снижает скорость её перемещения. Именно по этой причине поток холодной воды равномерно распределяется по самой нижней части водогрейного прибора, что позволяет установленному ТЭНу осуществлять эффективный нагрев.

Схема работы накопительного водонагревателя

Стандартная схема работы водогрейного оборудования базируется на принципе разделения нескольких водных слоев, отличающихся разным температурным режимом. Отбор горячей жидкости из водонагревателя производится через патрубок горячего водоснабжения.

Такая трубка имеет строго определенную длину, достигающую верхнего, наиболее прогретого слоя. Законы физики не позволяют располагать параллельно водогрейный прибор вертикальной конструкции.

Электрическая схема накопительного водонагревателя

Факторы, от которых зависит скорость нагрева

В любых накопительных водогреях, функционирующих с использованием электрической энергии, процесс нагрева воды осуществляется одним или двумя нагревательными элементами, которые могут обладать различными показателями мощности.

Комплектация небольших по объёму резервуаров (не более 15 л) представлена, как правило, одним нагревательным элементом мощностью 1,0 кВт. В накопительных электрических водонагревателях полезным объёмом 50 л чаще всего устанавливается ТЭН на 1,5 кВт. Высокомощные водогрейные конструкции, имеющие резервуар на уровне 100 л, оснащаются нагревательным элементом с мощность в 2,0-2,5 кВт.

Такой вариант нагревательного элемента носит название «мокрый».

Вода нагревается при соприкосновении с нагревательным элементом.

Время нагрева воды напрямую зависит от таких факторов, как мощность бойлера, площадь поверхности нагревательного элемента, а также коэффициент тепловой отдачи.

Современные проточники очень удобны в эксплуатации. Подключение проточного водонагревателя к электросети можно произвести своими руками, нужно лишь знать некоторые тонкости.

О том, что такое магниевый анод, для чего он нужен и как его заменить, читайте в этой публикации.

Чтобы сохранить воду в нагретом состоянии в условиях уже отключенного нагревательного элемента, необходимо изолировать накопительный резервуар от тепловых потерь. Поэтому крайне важно приобретать современное накопительное водогрейное оборудование, обладающее достаточным количеством высококачественного и долговечного теплоизоляционного материала.

Чтобы не отказывать себе в комфорте во время летнего отключения горячей воды, жители квартир и обладатели загородных домов покупают водонагреватель. Наибольшую популярность получил электрический водонагреватель накопительный, поскольку эти устройства более безопасны в эксплуатации и менее «прожорливы» по сравнению со своими проточными «собратьями». Попробуем разобраться в принципе действия накопительного водонагревателя и как его выбирать.

Как работает бойлер (водонагреватель накопительный)

Итак, сложные технические процедуры выполнены: бойлер купили, установили и подключили к водопроводной и электрической сетям. Рассмотрим процессы, происходящие внутри водонагревателя.

1. Набор воды происходит через входную трубку. Под давлением жидкость поступает во внутренний бак, где нагревается и хранится до того момента, как нам потребуется горячая вода. Именно поэтому приборы с баком называют накопительными.

Попав в резервуар, вода начинает греться. Её подготовка происходит благодаря ТЭНу – нагревательному элементу. Их может быть сразу два: в этом случае процесс нагрева значительно ускоряется. Например, в POLARIS STREAM IDF V/H установлены ТЭНы мощностью 1000 Вт и 1500 Вт. Когда пользователь выбирает один из трёх режимов работы, электроника запускает нужный нагревательный элемент: в «экономичном» включается ТЭН мощностью 1000 Вт (30 л за 1 час 55 мин.), в «стандартном» – 1500 Вт (30 л за 1 час 18 мин.), а в «ускоренном» задействованы сразу оба (30 л за 44 мин.).

С помощью панели управления можно задать необходимую температуру нагрева от 40 до 75°С. В более современных приборах встроен LED-дисплей, отображающий текущие параметры работы. Если в модели предусмотрена функция «отложенного старта», то вы сможете нагреть воду, например, к возвращению с работы. Для этого следует установить таймер на нужное время. При достижении заданной температуры встроенный термостат автоматически отключает нагревательный элемент.

Вода, хранящаяся в баке водонагревателя, активно вступает во взаимодействие с разными химическими элементами, поэтому резервуар должен быть надёжным, устойчивым к коррозии и разрушению внутренних и внешних элементов. Поэтому в изготовлении водонагревателей широкое распространение получила нержавеющая сталь. Её механические свойства позволяют производить прочные, но тонкостенные баки. Благодаря их малому весу снижается нагрузка на крепления. К примеру, в современных моделях POLARIS используется высококачественная сталь AISI 304. Хром, входящий в её состав, образует прочный антикоррозионный защитный слой.

Дополнительной преградой на пути электрохимической коррозии во время нагрева прибора становится специальное покрытие бака – например, биостеклоэмаль COLOROBBIA. Этот материал устойчив к воде любого качества, в том числе богатой железом и азотом. Он не влияет на свойства воды, даже если водонагреватель не использовался несколько дней.

Одно из слабых мест приборов – сварные швы бака, так как именно они в наибольшей степени подвержены коррозионным процессам. И чтобы продлить срок службы бойлера, нужно внимательно изучить технологии, используемые производителем, и оценить их. Так, чтобы обеспечить герметичность сварных швов баков STREAM от POLARIS, в производстве используются роботы. Такое решение позволяет минимизировать количество брака. Применяемая при этом особая вольфрамовая сварка обеспечивает защиту швов от коррозии.

1. После окончания процесса нагрева оборудование находится в режиме поддержания температуры: электроника включает ТЭН, когда вода остывает ниже заданного показателя.

Чтобы на постоянный подогрев воды не тратилось много энергии, между внешней и внутренней частями бака бойлера предусмотрен слой теплоизоляции. Благодаря ему бойлер часто сравнивают с термосом. Чем толще слой и равномернее структура изоляции, тем экономичнее водонагреватель. Например, в моделях POLARIS применяется пенополиуретан CCS III (Closed Cell Structure III – полимер с закрытой клеточной структурой третьего поколения). Этот современный материал не деформируется под действием перепадов температур, возникающих при нагреве и остывании воды в баке. Этим пенным материалом заполняется полость бойлера между внешним корпусом и внутренним. А чтобы обеспечить равномерность слоя, производители используют специальное оборудование. Оно гарантирует водонагревателю качественную теплоизоляцию без уплотнений или пузырей.

1. В тот момент, когда мы открываем кран, горячая вода поступает из бака водонагревателя через специальную выходную трубку. В то же время, под действием давления в водопроводе, снизу в резервуар набирается новая порция холодной. Конструкция водонагревателя обеспечивает забор воды из верхней части бака, где сохраняется горячий пласт. Но в некоторых водонагревателях под напором входящей струи слои перемешиваются. Из-за этого, моясь в душе, приходится постоянно крутить кран, добавляя напор горячей воды. Предотвратить это неудобство помогает специальная технология подачи холодной воды в бойлер. Специальный рассекатель струи снижает напор потока, поступающего в бак. В результате вода набирается равномерно, образуя два слоя: сверху – горячий, а снизу – холодный. Смешения не происходит. Холодная вода плавно вытесняет нагретую воду наверх. И до тех пор, пока она не закончится в баке, из крана будет течь вода постоянной температуры.

1. Водонагреватели бывают разного объёма: модели на 5-15 литров – как правило, используются на кухне, на 30-150 л – подойдут для душа, на 200-400 л – применяются, когда нужно подключить сразу мойку, душ и ванну. Ещё одним важным фактором выбора модели служит количество людей, проживающих в квартире или приезжающих на дачу. Так, для семьи из трёх человек, использующих водонагреватель только в ванной комнате, подойдёт бойлер ёмкостью 80 литров. Если выбрать меньший объём, то после принятия душа одним-двумя домочадцами последнему придётся подождать, пока нагреется новая порция воды. Но часто приходится жертвовать комфортом и покупать маленький водонагреватель, чтобы уместить его в небольшом помещении. Решением проблемы могут стать компактные модели с баком плоской формы.

Как защищен электрический водонагреватель

Одной из причин широкого распространения электрических водонагревателей в квартирах и загородных домах стала высокая степень безопасности приборов, которую обеспечивает комплекс защитных устройств.

• Электрозащиту от повреждений сети (а также при незначительных повреждениях оболочки ТЭНа или электроизоляции) обеспечивает устройство защитного отключения (УЗО), которым комплектуются водонагреватели некоторых производителей – например, POLARIS.

• Перегрев воды (в случае выхода из строя штатного термостата) контролирует резервное устройство, отключающее ТЭН при превышении предела в 95 градусов.
• В случае включения водонагревателя без воды срабатывает биметаллический размыкатель, который защитит водонагреватель от пожара.
• Защитный клапан предотвращает последствия скачков давления воды в водопроводе. Через него излишки воды стравливаются обратно в подводящие трубы.

• Чтобы дополнительно защитить стенки и швы бака от повреждений, в накопительном водонагревателе устанавливается специальный стержень. Он выполнен из материала, который вступает в реакцию с кислородом гораздо активнее железа. Таким образом, стержень «перетягивает» на себя коррозию со стального бака. На этом же стержне откладываются соли, содержащиеся в воде. В ходе эксплуатации он окисляется и полностью разрушается, поэтому требует замены примерно раз в год.

Многоэтапная защита делает водонагреватели абсолютно безопасными, несмотря на соседство в нём воды и электричества. Залогом же приятной и многолетней эксплуатации являются технологии, применяемые производителем, а также следование потребителя рекомендациям по регулярному обслуживанию. Современные материалы и дополнительные полезные опции, встроенные в эти приборы, позволяют настроить их в соответствии с собственным ритмом жизни и потребностями.

Несмотря на кажущуюся простоту водонагревателя накопительного типа, в его конструкции используется множество оригинальных технических решений, позволяющих устройству надежно и эффективно функционировать. Вместе с тем бойлер работает на очень простом физическом законе, согласно с которым слои с разной температурой имеют различную плотность и не смешиваются между собой. Рассмотрим принцип работы накопительного водонагревателя подробнее, чтобы понять, как законы физики помогают повысить комфорт в нашем доме.[contents h2 h3]

Конструкция водонагревателя

Чтобы понять принцип действия бойлера, необходимо иметь представление о том, как устроен прибор и как функционируют отдельные его части.

Кожух и внутренний бак

Водонагреватель накопительного типа состоит из пластикового или стального корпуса (кожуха), внутри которого установлен стальной бак для воды. Пространство между кожухом и внутренней емкостью заполнено теплоизоляционным материалом, в качестве которого чаще всего используется вспененный полиуретан. Такая технология позволяет устройству сохранять температуру воды в течение длительного времени.