Водонагреватель накопительный электрический принцип работы

Принцип работы накопительного водонагревателя

Выбор водонагревателей на рынке огромен, но их видов, с технической точки зрения, не так уж и много. В частности, по способу движения нагреваемого теплоносителя они делятся на:

проточные водонагреватели;
накопительные водонагреватели;
проточно-накопительные водонагреватели.

Источников тепла для нагреваемой воды достаточно много. Ими могут быть электрический ТЭН, газовая колонка, солнечный коллектор, твердотопливный котел, тепловой насос и тому подобное.

Как работает накопительный водонагреватель

По сути, принцип работы накопительного водонагревателя прост. В емкости находится теплоноситель, а также нагревательный элемент или конструкция. Вода нагревается и подается в место потребления.

Холодная вода подается в емкость снизу. Там она постепенно нагревается и движется вверх под давлением холодной воды. Так как у нагреваемой воды плотность уменьшается, слои с разной температурой не перемешиваются. То есть в верхней части накапливается только горячая вода, которая через расположенную там трубку и отбирается потребителем.

Одним из основных условий работы накопительного водонагревателя является то, что емкость постоянно должна быть заполнена водой. То есть подача холодной воды равняется расходу горячей воды. Для этого в трубопроводе, через который подается холодная вода, должно быть достаточное давление. Подача и расход обязательно регулируются и контролируются, в противном случае может выйти из строя нагревательный элемент, если он электрический. Если в емкости находится теплообменник, то без нагреваемой воды он попросту будет расходовать энергию впустую. Поэтому предусмотрено отключение источника тепла, если емкость пустая. За контроль ее наполненности отвечают специальные регуляторы.

Существуют также накопители с послойным нагревом теплоносителя. Они отличаются от описанных выше отсутствием естественной циркуляции воды. Нагревательные элементы находятся в верхней части емкости. Суть таких водонагревательных приборов в том, что можно в считанные минуты получить горячую воду у сливного патрубка. Вода, находящаяся ниже, нагревается постепенно.

Чтобы увидеть работу накопительного водонагревателя, следует посмотреть размещенное под статьей видео.

Как устроен накопительный водонагреватель

Накопительный водонагреватель в простейшем виде представляет собой металлический бак определенной емкости, источник тепла, блок управления и несколько патрубков, по которым поступает холодная вода и выводится горячая.

Если источником тепла служит газовый, твердотопливный, электрический или другой котел, а также солнечный коллектор, тепловой насос и тому подобное, используют водонагреватель с трубчатым теплообменником внутри. По трубчатому теплообменнику движется теплоноситель, в основном это тоже вода. Теплоноситель отдает тепло нагреваемой воде, охлаждается и выводится из бака на нагрев.

Бак представляет собой емкость, достаточно прочную для того, чтобы выдержать давление находящейся в нем нагреваемой воды. Также обычно бак защищают разными способами от коррозии, если он произведен из стального листа. С целью экономии тепла баки накопительных водонагревателей делают максимально теплоизолируемыми.

Блок управления и контроля предоставляет собой набор датчиков и приборов, позволяющих выбирать и контролировать температуру нагреваемой воды, температуру подаваемого теплоносителя, а также расход холодной и горячей воды. С помощью специальных приборов контролируется наполненность бака водой. Если бак пустой или наполнен недостаточно, работа водонагревателя прекращается.

Разница между электрическим и другими накопительными водонагревателями

Принципиальная разница между электрическим и другими накопительными водонагревателями состоит в виде нагревающего элемента в баке. В электрическом устройстве установлен термоэлектронагреватель (ТЭН), в остальных – трубчатый теплообменник.

На практике эта разница выражается в конструкции, электрический вариант легче по весу. Термоэлектронагреватель без воды в баке может попросту перегореть, тогда как с трубчатым теплообменником ничего не случится. Но такое возможно только в случае выхода автоматики из строя. Если приборы водонагревателя находятся в рабочем состоянии, они отключат устройство при отсутствии воды в баке.

Бренды и прочее

Рынок предлагает огромный выбор накопительных и проточно-накопительных водонагревателей. Наиболее популярными у потребителей традиционно являются модели Аристон, Термекс и тому подобное. Ценовой диапазон традиционно широкий.

Следует отметить, что рынок заполонен и подделками, поэтому приобретать дешевое устройство сомнительного происхождения не рекомендуется.

Накопительный водонагреватель – прибор простой по принципу действия, но достаточно эффективный.

Особенности работы бойлера накопительного типа

Обезопасить себя от непредвиденного отключения подачи горячей воды можно при помощи специального устройства, обеспечивающего нагрев в любое время года. Принцип работы накопительного водонагревателя достаточно прост, но эффективен: он способен сохранять температуру 85 °C длительное время при минимальных затратах электроэнергии. Состоит из бака (необходимая емкость которого выбирается), ТЭНа (трубчатого электронагревателя) и теплового электрода. В отличие от своего аналога, проточного водонагревателя (который удерживает температуру всего около 40 °C), его обязательно оценят любители принимать сильный контрастный и просто горячий душ.

Устройство электрических водонагревателей

Большинство современных накопительных водонагревателей создаются по типу обычного термоса. Емкость изготовлена из стабилизированной стали, а её внутренняя поверхность – из стеклофарфора или титана. Каждый из этих материалов обладает полезной способностью удерживать тепло в баке длительный период времени, оставляя воду чистой. Принцип действия накопительного водонагревателя несложен, в его стандартную схему входят:

ТЭН – нагревательный элемент, представляющий собой нихромовую спираль, облаченную в медный кожух;
соединительные трубы для подачи жидкости (холодной и горячей);
кран слива водогрея;
предохранительный клапан для предотвращения произвольного слива и регуляции давления в системе;
термостат, термометр и индикатор;
магниевый анод – его наличие защищает от возникновения электрохимической коррозии;
кронштейн для крепления устройства к стене;
внутренний бак, наружный корпус и крышка.

Как работает накопительный бойлер и водонагреватель, понять просто. Задается необходимый температурный режим, после достижения которого нагрев прекращается. В момент расходования воды или её остывания отключаются установленные ТЭНы.

Производители часто пишут только общие особенности работы современных водонагревателей, забывая предложить покупателю более точную маркированную схему. Подсоединение бойлера накопительного типа при помощи квалифицированного специалиста обходится в среднем не меньше, чем в 30 % от стоимости обогревателя.

Если решено устанавливать накопительный нагреватель самостоятельно, предлагаем следующие рекомендации, которые оградят от серьезных ошибок и помогут в скором монтаже:

Перед началом проверьте давление в водопроводе: оно не должно превышать 6 атм, в противном случае поставьте специальный редуктор.
Определите возможности электропроводки в квартире. Если нагреватель планируется использовать часто и для выполнения сразу нескольких функций, то рекомендуется проложить от него к щитку отдельный кабель.
Посредством двух шаровых кранов (для холодной и горячей жидкости) присоединяем устройство к системе водоснабжения.
Чтобы обеспечить защиту от механического разрушения потребуется установить предохранительный клапан. Не лишним будет и в целом понимание того, как работает система безопасности накопительного водогрея.
Если качество воды оставляет желать лучшего (или вы принципиально не доверяете коммунальным службам), поставьте фильтр для её очистки на входе в водонагреватель.
До того как подключить прибор к энергосети, следуйте элементарным мерам безопасности.

Производители, согласно принципу действия и функциям водонагревателя, особое внимание уделяют встроенным системам безопасности. Однако лично соблюдать элементарные правила обращения с установкой также необходимо:

избегайте подключения электрода в момент, когда в баке имеется даже небольшое количество жидкости;
если заземление отсутствует – не включайте устройство;
по характеристикам бойлеры накопительного обогрева разных моделей могут отличаться друг от друга. При монтаже используйте сменные детали и узлы соединений из такого же комплекта;
вода, прошедшая через водонагревательную систему, непригодна для питья и в пищу;
перед подключением устройства к энергосети отключите подачу тока во всём помещении;
не забывайте менять магниевый анод (примерно каждые полгода);
следите, чтобы необходимый температурный режим соблюдался постоянно, не доходя до предела. В инструкции по эксплуатации производители всегда указывают его максимальный порог.

Следуйте этим несложным рекомендациям. Помните, качественный водонагреватель накопительного типа работает по принципу любой другой техники: если обращаться с ней бережно и аккуратно, всё будет функционировать превосходно.

Электрические бойлеры, принципы работы и разновидности

Жить без горячей воды плохо. Поэтому если дом не обеспечивается централизованно горячим водоснабжением, приходится устанавливать водонагреватель. Если жилье не оборудовано отоплением от котельной, ТЭЦ или подключение к сетям аппарата для подогрева воды невозможно по различным причинам используют бойлеры электрические (хотя такое название не вполне корректно оно уже прижилось, по правилам это просто водонагреватели). Рассмотрим подробнее принципы работы бойлеров, и их разновидности.

Как работает электрический бойлер для нагрева воды?

При прохождении тока через проводник обладающий сопротивлением, согласно закону Джоуля – Ленца он нагревается (вот формула определяющая соотношение параметров значений тепловой энергии и электрического тока согласно ему — Q=R*I 2. здесь Q — тепловая энергия, R – сопротивление, I – ток). Располагая проводник в воде, выделяющееся тепло передается ей.

Хотя, надо отметить, на сегодня анонсированы водонагреватели, которые работают по принципу прямой передачи энергии (через микроволновое излучение) молекулам воды, но пройдет время пока они широко распространяться.

Следует отметить, все электрические бойлеры оборудуются системами контроля над температурой, они могут быть собраны как по простейшей схеме с помощью биметаллических выключателей, или быть более сложными вплоть до применения микропроцессоров.

Также почти все нагреватели, а особенно накопительные имеют системы защиты от чрезмерного давления, чаще всего это предохранительные клапана.

Классификация

Различают две разновидности электрических бойлеров для нагрева воды:

Прямоточный бойлер, вода нагревается, проходя через теплообменники, обладающие большой площадью. Такие аппараты более компактны и подают тепло сразу после включения в сеть. Однако они имеют большую удельную электрическую мощность и во многих случаях требовательны к подходящей к ним проводке и защитным устройствам.

Накопительный — здесь используются нагреватели меньшей мощности (следовательно, потребляющие меньший ток). Нагрев воды происходит не в проходящем потоке, а в емкости (которая обязательно снабжается теплоизоляцией). Преимущество такого устройства не только в меньшем токе который проходит через электронагреватели, но и в том что они легко справляются с пиковыми (например утром когда вся семья принимает душ и умывается) расходами воды. Также при широко внедряющейся дифференцированной оплате за электроэнергию (в ночные часы киловатт стоит меньше), использование их оправдано по экономическим причинам — вода может нагреваться, когда электросчетчик считает по минимальному тарифу (в ночное время). К минусам накопительных бойлеров можно отнести их значительные габариты. Если вам нужен такой нагреватель, обязательно разберитесь с логикой работы его систем управления. От этого, а также от качества тепловой изоляции его корпуса зависит — сколько потребляет электроэнергии бойлер.

Что такое ТЭНы

Для того чтобы окончательно понять, принцип работы электрического бойлера нужно понять, как устроен ТЭН (это более правильная аббревиатура, хотя часто используется более подходящая для произношения в славянских языках ТЕН).

Расшифровка сокращения ТЭН — трубчатый электрический нагреватель. Он представляет собой трубу (металлическую, фарфоровую, стеклянную и т.п.) в которой расположен нагревательный элемент окруженный слоем термостойкого диэлектрика.

Их геометрические размеры и форма могут быть самой разнообразной — прямые, «U» — образные, согнутые в спираль. Разъемы или резьба для подключения электрического тока могут располагаться тоже по-разному либо на одном конце трубы либо на обоих. Стоит отметить, что этот прибор был изобретен и запатентован еще в середине позапрошлого века.

Принцип работы

Кроме того, что мы рассмотрели общий принцип работы электрических бойлеров, рассмотрим их отдельные разновидности. Причем оговоримся, различие это относится не столько к типу электронагревателей, классификацию которых мы уже разобрали, а больше к особенностям конструкции. Поэтому рассмотрим, отдельные особые виды электрических бойлеров, и то, как они работают, уделим каждому небольшой абзац. Хотя эти нагреватели от стандартных типов отличаются и не сильно, для того чтобы владеть ситуацией, с ними обязательно нужно ознакомиться.

Бойлеры электрические с сухим ТЭНом

Обычно ТЕН находится непосредственно в воде, а его соединение с корпусом отделяется герметизирующими прокладками. Однако есть разновидность называемая бойлеры электрические с сухим ТЕНом. в них нагревательные элементы находятся в полостях и изолированы от контакта с водой. Эти нагреватели более безопасны (есть двойная защита от проникновения потенциала, опасного для жизни в воду, которая все-таки является проводником) и в них могут применяться более дешевые тепловыделяющие элементы.

Еще один плюс таких аппаратов — простая замена самих греющих элементов, не требуются дополнительные прокладки можно просто снять вышедший из строя ТЭН и установить новый. Причем, нет разности какая это разновидность, такие водонагреватели гораздо проще в обслуживании.

Бойлер двухконтурный электрический

Этот аппарат предназначен для нагревания воды, как с помощью электрического тока, так и с помощью систем теплоснабжения. Главная особенность которую имеет, бойлер двухконтурный электрический — это то, что в нем кроме ТЭНов располагаются еще и теплообменники для горячего водоснабжения, работающие от отопления. Такой подход позволяет обеспечить жилье горячей водой, даже в период, когда не работают котельные или теплоэлектроцентрали.

Преимущество данной системы еще и в том, что нагрев воды электричеством всегда более дорог, чем использование тепловых сетей.
Чаще всего эти устройства снабжаются системой автоматики, которая позволяет не только переключать нагревательные элементы, но и при необходимости. Причем это может быть как бойлер проточный электрический, так и аппарат, работающий по накопительному принципу. Даже из-за того, что требуются для размещения двух типов водонагревателей большие размеры устройства, двухконтурные бойлеры чаще бывают накопительными.

Вкратце это все что можно рассказать о бойлерах греющих воду с помощью электроэнергии в небольшой статье. Хотя чтобы иметь исчерпывающую информацию об этой теме нужно постоянно следить за новинками, как в теплотехнике, так и в последних разработках электротехнических компаний. Но это уже тема для книги, а не статьи.

Видео: как правильно выбрать бойлер

Читайте так же: Правила выбора снегоуборочной техники для дачи