Как устроен и как работает проточный водонагреватель электрический

Правила использования накопительного водонагревателя

Схема электрического проточного водонагревателя.

Накопительный водонагреватель отличается тем, что в своей конструкции содержит достаточно емкий резервуар для воды, в котором происходит ее постепенное нагревание. Для подогрева воды может использоваться электроэнергия или газовая горелка. Как же правильно пользоваться накопительным водонагревателем?

Во-первых, его необходимо правильно установить, учитывая рекомендации по выбору его месторасположения, способов крепления. Так как накопительная емкость рассчитана на достаточно большой объем, крепление должно проводиться только на несущие стены и при помощи специальных креплений, которые, как правило, поставляются в комплекте.

Во-вторых, необходимо правильно провести его первый запуск после установки и подключения к системе водоснабжения. Первый пуск накопительного водонагревателя проводится в следующей последовательности:

1. Проверяется правильность присоединения к системе подогрева. Если используется электрический водонагреватель, то следует проверить правильность подключения электросети, фазировку, наличие защитного коммутационного аппарата — автоматического выключателя. Перед запуском бойлера его электропитание должно быть отключено. Если используется газовый подогрев, проверяют элементы системы присоединения к газопроводу.
2. Проверяют, правильно ли произведены работы по присоединению к системе водоснабжения, отсутствие протечек воды. Наличие и исправность клапана обратного давления. Только после проверки приступают к наполнению емкости водонагревателя холодной водой.
3. Для того чтобы правильно наполнить водонагреватель, предварительно открывается кран горячей воды. По появлению воды из открытого крана горячей воды можно определить полное наполнение емкости.
4. После наполнения бака еще раз проверяют отсутствие протечек воды в системе и запускают систему подогрева. Не рекомендуется выставлять максимальный режим нагрева при первом включении — это может привести к выходу из строя термостата или датчиков температуры.

Как правильно пользоваться аппаратом, если он уже включен?

Монтаж водоснабжения.

Особых замечаний на этот счет нет, обязательными условиями является то, что:

• не рекомендуется отключать водонагреватель от электрического тока во время его работы;
• выключить нагреватель можно после нагрева воды на случай экономии электроэнергии и если длительно не нужна горячая вода.

К требованиям пользования накопительного водонагревателя также относят:

• предварительная проверка уровня воды в емкости;
• наличие заземления.

Электрические водонагреватели обязательно требуют заземления для исключения поражения электрическим током при эксплуатации и обслуживании. При повреждении ТЭНа вода будет находиться под током и при включении горячей воды человек может попасть под действие тока. Пользоваться таким прибором намного безопаснее.

Конструкция и особенности

Устройство проточного водонагревателя не отличается особой сложностью. Здесь применяется единая схема для всех моделей: холодная вода проходит через корпус изделия, где нагревательный элемент отдает ей свое тепло. Пользователь только открыл кран — внутри устройства мгновенно срабатывает реле, отвечающее за давление, в течение нескольких секунд вода нагревается до нужной температуры (зависит от мощности ТЭН), которая устанавливается вручную.

Внутри проточный водонагреватель оборудован специальным прерывателем, который сразу отключает питание, если температура воды резко возрастает и становится гораздо выше критического уровня. От возможных перепадов давления внутри водопровода, что может произойти в любую минуту, изделие надежно защищено встроенным стабилизатором.

Водонагреватели этого вида имеют отличия по типу нагревателя и системе управления.

Типы нагревателей

Как главная составляющая конструкции всех электроприборов, нагреватель обычно выпускается в виде спирали или ТЭН. В изделиях с неизолированной спиралью ее помещают в специальный блок из пластиковых трубок, находящийся внутри корпуса из весьма прочного пластика. При подключении такого устройства к сети происходит нагрев спиралей, а проходящий поток воды отбирает это тепло. Из-за малого объема воды в емкости и небольшой массы всего устройства остаточного тепловыделения после отключения не происходит, поэтому накипь не образуется. Такие изделия применяют для подогревания воды в бассейнах, в быту их следует использовать в регионах с очень жесткой водой.

Закрытые ТЭН работают по такому же принципу, нагревая поток проходящей через них воды, но у них спираль заключена в корпус из меди или латуни, поэтому в противопожарном смысле они намного надежнее, чем первый вариант.

Система управления

Водонагреватели проточного типа можно разделить по типу управления ними.

1. Гидравлическое — этот вид менее точен, у него имеется 6 ступеней мощности, переключение производится вручную при помощи переключателя.
2. Электронного типа — терморегулятор контролирует нагрев самостоятельно, пользователи только устанавливают приемлемую для них температуру. Такой вид управления считается весьма удобным.

При использовании механического варианта управления внутри изделия располагается гидравлический блок с мембраной, которая осуществляет включение или выключение прибора в зависимости от давления воды.

Электроника управляет всем процессом с помощью микропроцессора, а специальные датчики помогают ей обеспечить любую температуру, независимо от напора, она же задает оптимальную мощность, существенно сокращая расход электрической энергии.

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.

 Принцип действия бойлера построен на свойствах воды с разной температурой.

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.

4 Особенности конструкций

Принципиальная схема бойлера довольно проста. В зависимости от источника нагрева и дополнительных функций в составе устройства могут присутствовать те или иные элементы. Однако любая модель имеет три основные составляющие:

1. 1. Емкость для воды. Может быть изготовлена из различных материалов. Наиболее распространены баки из нержавеющей стали. Антикоррозионные свойства и высокая прочность позволяют обеспечить длительный срок службы. Пластиковые емкости менее долговечны, но хорошо переносят деформации, которые могут возникать вследствие замерзания жидкости в неотапливаемом помещении в зимний период.
2. 2. Устройство нагрева. Определяется типом используемого топлива. Газовые нагреватели снабжены горелкой особой конструкции. На схеме газового бойлера в разрезе видно, что через емкость с водой проходит канал для отвода продуктов сгорания, который обеспечивает дополнительный подогрев жидкости. Электрические модели снабжены трубчатым электронагревателем, питающимся от электрической сети. В устройствах косвенного нагрева через бак проходит теплообменник в виде змеевика, по которому циркулирует теплоноситель.
3. 3. Трубы для подключения подачи холодной воды и водозабора. Обычно бойлер снабжается водой от водопровода. К трубам водозабора бойлера и холодного водоснабжения подключается смеситель, в котором температура жидкости доводится до комфортного уровня.

Демонтаж нагревательного элемента бойлера

После того как бак опустошился нужно снять нижнюю пластиковую накладку закрывающую доступ к фланцу. Обычно накладка прикручена к корпусу тремя-четырьмя винтами и снять ее не составляет труда. Под накладкой скрывается фланец на котором закреплен блок ТЭНа и автоматика управляющая включением питания.

У разных производителей блок автоматики и ТЭНа может выглядеть по разному, в некоторых случаях автоматика крепится непосредственно на фланце, иногда на пластике нижнего кожуха. Также разнится может и внешний вид фланца: к примеру у некоторых моделей водонагревателей фланец имеет овальную вытянутую форму и прижимается к седлу изнутри давлением воды. Существуют фланцы вкручивающиеся по резьбе в бак, но одни из самых распространенных — это фланцы на болтах.

После освобождения фланца от крепежных элементов из бака выльется еще немного воды: поэтому советуем подставить под фланец емкость типа небольшого таза дабы не залить пол помещения.

При этом не факт,что после отвинчивания последней гайки блок легко покинет свое место: скорее всего накипь скопившаяся в нижней части емкости будет препятствовать свободному отделению блока от фланца, но эта проблема решается расшатыванием блока и после некоторого воздействия он постепенно выйдет из отверстия бака.

Устройство в зависимости от типа энергии

Электрические

Такие бойлеры наиболее распространены и представлены в широком ассортименте. Для своей работы они используют электричество, поэтому основной деталью таких приборов является ТЭН. Именно эта деталь нагревает воду, набранную в бак аппарата. ТЭН может быть расположен непосредственно в воде либо быть помещенным в капсулу и не контактировать с водой напрямую (такой ТЭН называют «сухим»).

Рядом с ТЭНом присутствует термодатчик, контролирующий его работу через электромеханический или электронный термостат. Эти детали обеспечивают поддержание температуры воды внутри бака на нужном уровне. Как только вода немного остывает, термодатчик передает команду по электрической цепи на термостат, в результате чего ТЭН начинает нагревать воду.

Бак электрического бойлера с внешней стороны окружен слоем теплоизоляционного материала, а также декоративным корпусом из пластика или стали. Холодная вода попадает внутрь аппарата через патрубок, расположенный в нижней части бойлера. По мере нагрева жидкость поднимается в верхнюю часть прибора, откуда отбирается через выходной патрубок после включения крана с горячей водой.

Внутри большинства электрических бойлеров имеется магниевый анод. Из-за его более низкого электрического потенциала такой анод привлекает свободные ионы тех солей, которые растворены в водопроводной воде. В результате накипь откладывается на аноде вместо того, чтобы атаковать ТЭН и стенки бака. Со временем анод разрушается, поэтому при регулярном обслуживании электрического бойлера его заменяют новым.

На входе электрического бойлера обязательно монтируется группа безопасности с предохранительным клапаном

Его наличие важно для защиты бойлера от избыточного давления. Если давление внутри бака повышается, клапан сбрасывает его и тем самым препятствует повреждению прибора

Подробнее, о бойлерах данного типа, смотрите в нижеследующем видео.

Газовые

Данный вид накопительных нагревателей не так распространен, как электрические бойлеры, из-за сложностей установки (нужно согласование, наличие дымоотвода, хорошей вентиляции, регистрации).

Работают такие нагревательные приборы на природном газе. В их конструкции выделяют водяной бак, входящую трубу подачи холодной воды и патрубок отвода горячей воды. Корпус аппарата достаточно толстый и отделен от водяного бака слоем теплоизоляции для длительного поддержания температуры нагретой воды.

Теплообмен в газовых бойлерах происходит через нижнюю стенку водяного бака, поскольку под ней находится камера сгорания с расположенной в ней газовой горелкой. Также тепло передается воде внутри бака от центрального канала, по которому продукты сгорания из камеры горелки выводятся к дымоходу.

Управление в таком бойлере происходит посредством температурного датчика и термостата. Эти элементы фиксируют температуру воды и при необходимости отключают подачу газа к горелке или включают ее. Также в газовых бойлерах есть группа безопасности, основной деталью которой выступает аварийный клапан для сброса избыточного давления.

Чтобы внутри аппарата на его стенках не откладывалась накипь, конструкция газового бойлера включает магниевый анод. Со временем он «съедается», поэтому требует замены.

Накопительные, проточные и наливные водонагреватели

Давайте определимся, какой водонагреватель нужен вам и вашей семье. Начнём, пожалуй, с размера бака. Один человек тратит в день от 200 до 350 литров воды; если есть маленькие дети, то расход может увеличиться где-то в полтора раза. Но горячая вода разбавляется холодной наполовину, то есть каждому члену вашей семьи нужно будет от 100 до 175 литров. Не забывайте про малышей: на них нужно планировать не меньше 150 литров горячей воды из бака.

Если вы живёте в обычной квартире, то вам подойдут водонагреватели с баком от 5 до 50 литров. Другие там попросту не поместятся. А вот в коттедже — другое дело: туда можно приобрести нагреватель с баком на 100-200 литров.

Использование системы рециркуляции в схеме ГВС

Наличие в баке бойлера третьего входа позволяет подключить к нему линию рециркуляции воды.

Назначение этой системы – обеспечить практически мгновенную подачу горячей поды в зону ее потребления при открытии крана. То есть, нет необходимости сливать холодную воду из магистрали в канализацию, ожидая «прихода» горячей воды от нагревателя.

Такая возможность реализуется через создание зацикленной магистрали постоянно текущей воды с собственным циркуляционным рециркуляционным насосом – рециркуляционной системы. Она может быть реализована с подогревом полотенцесушителя или без него.

Обвязка бойлера косвенного нагрева, схема которого приведена выше, включает в себя некоторые дополнительные узлы.

Рассмотрим назначение некоторых типичных элементов в обвязке нагревательного устройства

Обратный клапаннужен для того, чтобы исключить обратное движение воды, если насос выключен.

Обратный клапанна входе в водонагреватель нужен для того, чтобы исключить движение горячей воды на холодный трубопровод. Может возникнуть ситуация, когда при нагреве воды давление в водонагревателе увеличиться и, открыв холодный кран, первым делом большое давление вытолкнет горячую воду из водонагревателя в холодный трубопровод.

Автоматический воздухоотводчик необходим для исключения попадания воздуха в насос, особенно при первом запуске. При первом запуске обратный клапан препятствует движению воздуха из бака и прогоняет горячую воду через полотенцесушитель или рециркуляционный трубопровод.

Предохранительный клапан нужен для того, чтобы защитить водонагреватель, от большого давления, вызванного расширением воды при нагреве. То есть предохранительный клапан защищает водонагреватель от высокого давления. Обычно это до 7 Bar. При достижении или превышении давления 7 bar предохранительный клапан начинает сбрасывать избыточное давление, пропуская воду через себя.

Расширительный бак компенсирует давление в системе горячего водоснабжения. Так как при нагреве воды увеличивается давление в системе горячего водоснабжения. Расширительный бак начинает в себя забирать воду, тем самым уменьшая давление. Поэтому расширительный бак уменьшает превышение давления при нагреве воды. Расширительный бак не дает сильно увеличить давление в системе при нагреве воды в бойлере косвенного нагрева.

Давление воздуха в расширительном баке не должно превышать давление предохранительного клапана, иначе действие расширительного бака бесполезно. А минимальное давление воздуха должно быть не ниже минимального давления в системе водоснабжения.

Расширительный бак ACS по своей природе является гидроаккумулятором, но рассчитан на температурный режим ГВС.

Монтаж и эксплуатация бойлера отопления

Для того, чтобы в частном доме выполнить установку бойлера, первым делом следует определиться с его месторасположение. Заранее надобно подготовить ровную площадку, учитывая вес агрегата. Оптимальным вариантом станет отдельная платформа, чтобы избежать контактирования бетонной поверхности и корпуса.

Порядок подключения состоит из следующих действий:

• После того, как емкость установлена, проверяется ее соотношение к горизонту. Не должны присутствовать отклонения.
• Подключить систему к отоплению. Радиус патрубков обязательно одинаковый. Иначе будет риск появления излишнего гидравлического сопротивления.
• Если помещение, в котором устанавливается агрегат, не топится, следует утеплить его корпус.
• Обязательно подключить к горячему водоснабжению.

В конце проверяется герметичность, запускается отопительная система. Замеры температуры воды следует делать в течение трех недель. Таким образом определяется надобная степень нагревания в механизме отопления.

Для правильной эксплуатации бойлера необходимо следовать советам изготовителя. Например, приобретение аппарата, имеющего «сухой» ТЭН практически избавит от появления накипи. Она может возникнуть, но гораздо позже. Воду необходимо фильтровать перед тем, как подавать ее накопительный бак. Помимо этого следует выполнять такие процедуры:

• Раз в месяц проверять целостность теплоизоляционного устройства.
• Контролировать время, потраченное на поддержку температуры во время работы теплоснабжения.
• Следить за герметичными соединениями. Вовремя менять прокладки, желательно в начале каждого отопительного сезона.

Перед тем, как выполнить чистку ТЭНа, его необходимо снять. Но вначале уточнить, действует ли на него заводская гарантия.

Как выбрать бойлер косвенного нагрева

Сделать правильный выбор подходящей модели бойлера косвенного нагрева – дело сложное для новичка. Однако непосильного здесь ничего нет, надо лишь учесть несколько важных нюансов:

Выбирая для квартиры или частного дома водонагреватель с косвенным нагревом, первым делом необходимо определить оптимальный объем накопительного бака. Чтобы горячей воды хватило всем членам семьи, рассчитывают с учетом примерного расхода 100 л за сутки одним человеком.
Экономически выгоден косвенный бойлер нагрева воды для семьи из четырех и более человек

При таком количестве людей примерный расход ГВС составляет 1,5 л/мин.
Обращая внимание на объем бака, учитывают время нагрева. Большая емкость дольше будет нагреваться

Возможно, стоит отдать предпочтение модели с двумя теплообменниками или с системой «бак в баке».
От состава теплоизоляции зависит, как долго вода останется горячей после выключения котла. Дешевые водонагреватели идут с поролоном. Пористый материал слабо удерживает тепло и быстро разлагается. Оптимальной теплоизоляцией служит минвата или вспененный полиэтилен.
Чтобы сделать правильный выбор, надо сопоставить мощность косвенного водонагревателя и отопительного котла. Если последний характеризуется слабыми параметрами, бойлер станет непосильной нагрузкой.
Покупая любую модель, обязательно обращают внимание на наличие термостата, клапана и других элементов защиты.

Когда со всеми важными нюансами вопрос решен, можно уделить внимание форме, дизайну, производителю и прочим мелочам

Расчет объема накопительного бака

Чтобы сделать примерный расчет объема накопительного бака, можно воспользоваться простым снятием показаний водяного счетчика. Когда в доме постоянно прибывает одинаковое количество людей, суточный расход будет иметь одни и те же данные.

Более точный расчет объема основан на подсчитывании водоразборных точек с учетом их предназначения и количества проживающих членов семьи. Чтобы не вдаваться в сложные формулы, расход горячей воды берут из таблицы.

Схемы подключения к отопительной системе

При выборе схемы подключения косвенного бойлера для нагрева воды учитывают месторасположение прибора в доме, а также особенности разводки системы отопления.

Простая и часто используемая схема основана на подсоединении косвенного прибора через трехходовой клапан. В итоге образуется два контура нагрева: отопительный и водогрейный. После котла перед клапаном врезается циркуляционный насос.

Если потребность в горячей воде небольшая, подходит схема системы с двумя насосами. Косвенный водогрейный прибор и отопительный котел образуют два параллельных контура нагрева. На каждой линии установлен свой насос. Схема подходит для загородных домов, где горячей водой редко пользуются.

Сложнее получается схема подключения, если в доме вместе с радиаторами установлена система «теплый пол». Для распределения давления по всем линиям, а вместе с косвенным бойлером их получатся три, устанавливают гидравлический распределитель. Узел нормализует циркуляцию воды через «теплый пол», водонагреватель и радиаторы. Без распределителя насосное оборудование выйдет из строя.

У косвенных водогрейных приборов с рециркуляцией из корпуса выходит три патрубка. Традиционно два выхода служат для подключения к системе отопления. От третьего патрубка ведут закольцованный контур.

Если косвенный прибор нагрева воды не имеет третьего патрубка, а рециркуляцию надо сделать, то контур возвратной линии подсоединяют к трубе ХВС и дополнительно врезают рециркуляционный насос.

Рециркуляция позволяет получить на выходе из крана горячую воду еще до полного нагрева жидкости в накопительном баке бойлера.

Принцип работы

Поскольку проточный бойлер работает с большой мощностью, для подключения потребуется надежная проводка. Стандартное подключение выполняется трехжильным кабелем, где L — фаза, N — ноль, Е — заземление.

После включения техники электричество поступает на датчик протока. Если напор воды в системе достаточный, датчик замыкает контакты. После срабатывает реле ТЭНа, и запускается нагрев. Термодатчики включаются в случае перегрева. Цепь замыкает лампочка на панели, которая светится во время работы бойлера.

Вот подробная схема устройства прибора:

Особенности моделей

Модели различных марок могут различаться по нескольким критериям.

Тип нагревательного элемента:

• Открытый — состоит из пластикового корпуса со спиралью внутри. При подаче питания спираль нагревается и передает тепло проходящему потоку.
• Закрытый — принцип работы тот же, только спираль заключена в корпус из латуни или меди. Является более пожаробезопасным.

Управление:

• Механический (гидравлический) тип. Регулируется с помощью переключателя и имеет 6 режимов мощности. Система состоит из блока и мембраны, которая при потоке смещается и выталкивает кнопку выключения. Минусом механики является неточность — может не сработать при недостаточном напоре.
• Электронный тип. Содержит микропроцессор и датчики. Эта точная система позволяет удерживать заданную температуру, а также подстраивать мощность для экономии энергии.

Разновидности:

• Закрытого типа (напорные). Обеспечивает высокое давление в трубах, чтобы обслуживать несколько точек забора. Вы сможете одновременно использовать душ и смеситель на кухне. При этом температура воды не будет снижаться.
• Открытого типа (безнапорные). Подключаются к одной точке забора. Отличаются компактным корпусом, поэтому их можно устанавливать отдельно на кран или душ.

Как устроен

Проточная модель отличается от накопительного бойлера тем, что в конструкции отсутствует бак для накопления горячей воды. Холодная вода напрямую подается на нагревательные элементы и выходит уже нагретой через смеситель либо кран.

Рассмотрим на примере устройство проточного водонагревателя Термекс:

Как вы видите, электрическая схема нагревателя достаточно простая. Все элементы конструкции можно легко отыскать и приобрести, если аппарат выйдет из строя

Теперь перейдем ко второму, не менее важному вопросу — рассмотрим, как работает проточный водонагреватель

Принцип действия

Итак, на примере предоставленного выше нагревателя от фирмы Термекс рассмотрим его принцип работы.

Подключение к электросети осуществляется трехжильным кабелем, где L — это фаза, N — ноль, а PE либо E — заземление. Далее питание поступает на датчик протока, который срабатывает и замыкает контакты в том случае, если напор воды достаточный для работы. Если же воды нет либо напор очень слабый, включение нагрева не произойдет, в целях безопасности.

В свою очередь при срабатывании датчика протока включается реле управления мощностью, которое отвечает за включение ТЭНов. Датчики температуры, которые расположены дальше в электрической цепи, предназначены для отключения нагревательных элементов при перегреве.

При этом термодатчик Т2 включается после остывания ТЭНов в ручном режиме. Ну и последний элемент конструкции — неоновый индикатор, который отображает процесс нагрева воды.

Вот и весь принцип работы проточного электрического водонагревателя. Если вдруг устройство вышло из строя, воспользуйтесь данной схемой, чтобы найти неисправный элемент.

В других моделях может быть измененная схема работы, к примеру, будет присутствовать терморегулятор, как на изображении ниже.

При подаче холодной воды эта мембрана смещается, тем самым выталкивая рычаг включения через специальный шток. Если же напор слабый, смещение не произойдет и нагрев не включится.