Как устроен бак водонагревателя внутри

Устройство и принцип работы накопительного водонагревателя

Чтобы правильно подобрать технику для своего дома или квартиры, нужно понимать устройство водонагревателя, а также разобраться в принципе работы. В статье мы подробно ответим на главные вопросы: из чего состоит бойлер, как он нагревает воду, как выбрать подходящий объем бака.

Как устроен бойлер для нагрева воды

Накопительные модели призваны греть воду и поддерживать заданную температуру как можно дольше. Для этого предусмотрен бак с двойными стенками. Между ними находится слой теплоизоляции, чаще всего из полиуретана. Чем он плотнее, тем меньше энергии затрачивается для нагрева.

У большинства моделей внешний бак выполняется из металла, а внутренняя колба может быть из титана, меди, стеклофарфора.

• ТЭН. В некоторых моделях марки «Термекс» размещают два нагревателя. Это удобно, поскольку можно экономить электроэнергию, отключая один из них. Если ТЭН сломается, то второй продолжит работу.
• Магниевый анод. Устанавливается для защиты нагревателя от накипи и коррозии. Магний предупреждает окисление железа, поэтому со временем постепенно оседает на дно. Также он притягивает накипь, поэтому ТЭН остается чистым. Рекомендуется выполнять замену анода раз в год . Как только деталь разрушается, начинает ржаветь бак.
• Патрубок для подачи холодной воды.
• Трубка горячей воды располагается так, что забор происходит из верхней части бака.
• Предохранительный клапан. Регулирует давление внутри бака.
• Термометр. Его показания видны на внешней части корпуса. С его помощью можно регулировать температуру.
• Термостат. Служит для измерения нагрева воды. Как только отметка достигает заданных значений, он подает сигнал для отключения нагревателя. Внешняя часть находится снаружи (термореле) и позволяет включать и отключать нагрев.
• Индикатор имеет связь с термостатом. Когда он загорается, это значит, что нагрев включен, тухнет — выключен.
• Защитная крышка закрывает ТЭН от контакта с пользователем.
• Специальные кронштейны позволяют крепить бойлер к стене.

Самые популярные марки: «Аристон» и «Термекс». Конструкции приборов практически не различаются.

Принцип работы накопительного водонагревателя

Как работает электрический бойлер? По специальному патрубку холодная вода набирается и накапливается в баке до определенного уровня. После чего начинается нагрев — в основном до 70-75 градусов.

Слишком высокие температуры способствуют выделению солей на ТЭНе и стенках бака.

Поворот термореле включает термостат, который в свою очередь запускает ТЭН. После того как температура воды достигает установленной, термостат отключает нагрев. Слой теплоизоляции и периодическое включение нагрева позволяют поддерживать показатели на заданном уровне. Может наблюдаться понижение лишь на 5-6 градусов.

После нагрева вода поступает по верхней трубке в накопительную емкость, а в нижний резервуар снова заливается холодная вода. Во время залива предохранительный клапан регулирует давление. Если оно достигает критической отметки, клапан открывается и снижает давление.

Устройство газового накопительного бойлера

Нагреватель может работать не только от электричества, но и от газа. Причем такое устройство позволяет сэкономить больше времени. Мощность работы газовых — 4-6 кВт, тогда как электрические выдают только 1,5-3 кВт.

• Благодаря накопительному баку теплой водой можно пользоваться в нескольких местам: ванная, кухня.
• При желании можно дополнить прибор веткой рециркуляции. Тогда вода не сливается в канализацию, а используется повторно.
• Газ является более доступным топливом.

• Высокая стоимость техники.
• Сложная установка и подключение.
• Установка дымохода.

Строение бака такое же, как у электрического бойлера, а внутренне наполнение:

• Газовая горелка.
• Дымоход.
• Отверстие для забора холодной воды.
• Труба, по которой отбирается горячая вода.

Схема работы идентична электрической технике, разница лишь в способах нагрева. Несмотря на высокую стоимость подключения, газовый прибор оправдывает себя низкой себестоимостью подогрева воды.

Объем бака

Важно правильно подобрать технику в соответствии с расходом вашей семьи. Если объем бака слишком большой, это приводит к неудобству при установке, не в каждом помещении его получится разместить. Чтобы не ошибиться, нужно рассчитать затраты:

• Кухня. Для мойки посуды потребуется 6-18 литров.
• Ванна. Набирая полную ванну, нужно учитывать, что горячая вода смешивается с холодной. Поэтому 60-120 литров.
• Душ — 15-25 литров.
• Раковина — 5-10 литров.

Если исходить из количества человек:

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

Придерживаясь наших рекомендаций и понимая принцип работы техники, вы сможете выбрать оптимальный вариант для жилища. Монтаж лучше доверить специалисту.

Устройство бойлера для нагрева воды

Горячая вода в квартире или доме всегда была неотъемлемой частью комфорта, без которого современный человек не представляет своей жизни.

Устройство бойлера для нагрева воды — фото

Нередки случаи, когда горячую воду в квартирах отключают, а в частном секторе хозяин вообще сам должен позаботиться об ее наличии. Помочь в этом вопросе могут водонагревательные приборы. Устройство бойлера для нагрева воды может быть самым разным, но главная отличительная особенность его от проточных нагревателей – наличие аккумулирующего резервуара, в котором постоянно находится запас подогретой, готовой к использованию воды.

Современные накопительные водонагреватели могут быть прямого или косвенного действия. В качестве источника энергии бойлеры прямого нагрева могут использовать электричество или природный газ. В системах косвенного нагрева теплообмен происходит от системы отопления дома или от других источников тепловой энергии (например, солнечных водонагревателей).

Рассмотрим различные схемы устройства современных бойлеров.

Бойлеры прямого нагрева

В таких системах передача тепловой энергии идет непосредственно на на греваемую для дальнейшего бытового использования воду. Они могут быть электрическими или газовыми.

Электрический бойлер прямого нагрева

Компоновка, расположение, размещение входных и выходных патрубков , система контроля и автоматики от производителя к производителю может существенно различаться, однако принципиальная схема – едина. На рисунке приведен ее общий упрощенный вид:

Электрический бойлер прямого нагрева — схема

• Вся конструкция собрана в металлическом корпусе (1), имеющем то или иное внешнее декоративное исполнение. Внутри расположен бак для воды (2), а пространство между ним и внешним корпусом заполнено термоизоляционным материалом (3), чаще всего – пенополиуретаном.
• Подача холодной воды осуществляется через заборный патрубок (4), на который ставится обратный клапан и предохранительный клапан, срабатывающий при превышении давления внутри бойлера. Труба подачи (10) обычно, во избежание образования турбулентных потоков воды, оснащается сетчатым распылителем.
• Через шнур питания (5) на на гревательный элемент — ТЭН (9) подается переменный ток. Устройство обязательно снабжается системой контроля температуры и терморегулятором, позволяющим выставить требуемый уровень нагрева воды и производить автоматическое отключение подачи электропитания при достижении необходимой температуры.
• Патрубок (6) подключается к системе горячего водоснабжения — через него подогретая вода через трубку (8) из верхней части бойлера поступает на точки потребления. Необходимое давление поддерживается постоянно открытой подачей холодной воды – она пополняет бак по мере расхода, и он всегда остается наполненным.
• Воздушный клапан (7) служит для стравливания воздуха при первоначальном заполнении бойлера водой – он не дает образоваться воздушной подушке.

Чтобы в баке с водой не возникало гальванической коррозии, в нем располагают анод, выполненный из магния. Его электропотенциал меньше, чем у корпуса бака или поверхности нагревательного элемента, поэтому разрушительные процессы коррозии будут воздействовать именно на него. Периодически, по мере коррозии и зарастания, анод заменяют на новый.

Подобная схема проста, и является наиболее распространенной среди бытовых бойлеров. Подобные устройства, как правило, недороги, что обуславливает их популярность у потребителей. Главный недостаток – ТЭН работает непосредственно в нагреваемой проточной воде, что ведет к достаточно быстрому его зарастанию растворенными в ней минеральными отложениями.

Газовый бойлер прямого нагрева

Газовый бойлер достаточно прост по принципу своего действия и имеет следующее общую компоновку:

Газовый накопительный водонагреватель

• В металлическом корпусе (чаще всего – из нержавеющей стали), имеющем надежную термоизоляцию, расположен бак для воды.
• Через патрубок (1) в нижнюю часть емкости подается холодная вода. В верхней части бака вварен патрубок для забора подогретой воды с последующей ее раздачей на точки потребления.
• Газовая горелка находится под донной частью емкости (4), ее закрывает от воды полукруглая панель, играющая роль теплообменника.
• Вторым теплообменником является труба для отвода продуктов сгорания – она проходит через емкость с водой. Отвод газов производится через обычный дымоход или систему коаксиального типа (в зависимости от модели бойлера – с открытой или закрытой камерой сгорания).
• Магниевый анод (5) служит для сбора накипи – его необходимо регулярно менять, по мере зарастания.
• Бойлер обязательно снабжен системой автоматического контроля – термостатом (3), для отслеживания уровня температуры, клапаном для перекрытия подачи газа при достижении установленного уровня нагрева воды, устройством пьезорозжига – для автоматического запуска газовых горелок при остывании жидкости по мере ее расхода.

Бойлер, работающий на газе, имеет высокую производительность, он значительно экономичнее электрического. Однако есть у него и существенные недостатки – он требует обязательного дымохода, и его установка сопряжена с процессом согласования проекта с контролирующими органами технадзора. Кроме того, такие бойлеры прямого нагрева – намного дороже электрических.

Бойлеры косвенного нагрева

Главное принципиальное различие – подогреваемая для бытовых нужд ( так называемая , санитарная) вода не имеет непосредственного контакта с электрическими или газовыми устройствами нагрева. Передача тепла идет за счет подключения к системе отопления дома (или иным источникам горячей котловой воды).

Такой бойлер устанавливают чаще всего в комплексе с одноконтурным отопительным котлом. Этот тип бойлера может иметь объем , измеряемый десятками или сотнями литров, и какой из них выбрать — будет зависеть от количества домочадцев. Производятся модели напольного исполнения, или которые крепятся к стене горизонтально или вертикально на специальные кронштейны.

По организации теплообмена они могут иметь совершенно различную компоновку:

Бойлер со спиралевидным теплообменником

Этот бойлер устроен следующим образом:

Бойлер косвенного нагрева с теплообменником — змеевиком (фото в разрезе)

• Внутри термоизолированного корпуса помещён объемный бак для санитарной волы. В его полости установлен теплообменник (2), имеющая форму змеевика.
• Через патрубки 3 и 4 производится циркуляция теплоносителя – горячей технической воды, получаемой от одноконтурного котла. Тепло передается санитарной воде, поступление которой осуществляется в нижнюю часть емкости через входной патрубок (1).
• Отвод нагретой санитарной воды осуществляется из вехней части бака через патрубок (5).

Змеевик в некоторых моделях расположен ближе к нижней части емкости , куда опускается холодная вода, а в других — равномерно распределен по всему баку, что позволяет быстрее нагреть весь объем жидкости.

Производятся бойлеры, в конструкцию которых входят две трубки теплообменника. Через один контур проходит теплоноситель, нагретый котлом, а по второму — от других возможных источников тепла, например, от солнечных водонагревателей.

Схема «бак в баке»

Другой вариант бойлера косвенного нагрева не имеет внутри змеевиков с теплоносителем, а устроен несколько иначе. Он состоит из двух емкостей , которые установлены одна в другую. Естественно, бак, который расположен внутри, имеет меньший объем – он явлеятся аккумулятором нагретой санитарной воды.

Косвенный нагрев по принципу «бак в баке»

На схеме хорошо видно внутреннее строение данной модели.

• Через трубу 1, осуществляется подача во внутренний бак холодной санитарной воды.
• Патрубки 2 и 4 подключены к системе отопления – по ним циркулирует котловая горячая вода.
• Внутренний бак (3) изготавливается из нержавейки.
• Через патрубок 5 идет забор согретой воды для бытового потребления.

Положительные качества бойлеров косвенного нагрева:

• Хорошая производительность прибора, если теплообменник имеет достаточную площадь, и бойлер подключён к котлу высокой мощности.
• Экономия электроэнергии и отсутствие нагрузки на электросеть.
• Теплоноситель не контактирует с санитарной водой. Через теплообменник проходит специально подготовленная вода, которая содержит минимум солей.
• Возможность переключить бойлер на разные источники энергии, например, в зимнее время он может работать от от опительного котла, а в летнее — от солнечной батареи.

Однако, есть и недостатки:

• При нагреве воды в бойлере, снижается температура в системе отопления.
• Это — достаточно дорогостоящее оборудование, по сравнению с бойлером прямого нагрева.
• Весь комплекс занимает достаточно много места, т.е . для него лучше отвести отдельное помещение, что не всегда возможно.

С устройством бойлера для нагрева воды косвенного действия можно подробнее ознакомиться, посмотрев приложенный к статье видеоматериал:

Видео — обзор возможностей бойлера косвенного нагрева

Бойлеры комбинированного действия

Удачным вариантом являются бойлеры, которые сочетают в себе оба принципа. Они подключаются к контуру отопления, но их конструкция подразумевает и наличие собственного нагревательного элемента. Для примера – схема устройства нагревательного бойлера SMART компании ACV:

Примерная схема бойлера комбинированного нагрева

• В ударопрочном полипропиленовом кожухе (10) установлен стальной наружный бак (8) из листовой тали с надежной пенополиуретановой термоизоляцией (3). Он служит для циркуляции воды из системы отопления, подводимой от котла через патрубки (11).
• Внутри него размещен бак для санитарной воды из нержавеющей стали (9). В него предусмотрен вход воды из ГВС (14) и отвод ее к точкам потребления через трубку (2).
• В верхней части расположена крышка (7) с ручным воздухоотводом (1) – для первоначального заполнения системы.
• Внутри внешнего бака размещен ТЭН мощностью от 2 до 6 кВт (5) – он будет включаться по команде автоматического контроллера, если термостат (4) фиксирует недостаточность нагрева через систему внешнего теплообмена. В летний период, когда система отопления выключена, ТЭН будет являться основным источником тепловой энергии.
• Панель управления оснащена необходимыми устройствами регулировки – температуры нагрева санитарной воды, таймером включения ТЭНа (например, для его использования по льготному ночному тарифу).

Подобная конструкция бойлера является наиболее универсальной, и сочетает положительные качества всех упомянутых выше систем. Пожалуй, единственный недостаток такого водонагревателя – достаточно высокая цена.

Выбирая водонагреватель, просчитайте все за и против каждого варианта, посмотрев на характеристики каждого из них. Важно также обратить внимание на размер выбираемого прибора и продумать место, которое он должен занять .

Как работает водонагреватель накопительный электрический

Водонагреватель непрерывно подогревает воду в автоматическом режиме. В локальной системе водоснабжения чаще используют бойлеры, работающие от электричества. Простое устройство водонагревателя делает его универсальным — такие агрегаты ставят в квартирах многоэтажного жилого сектора и частных строениях. Различий у нагревателей много, это касается формы, размеров, дизайна. Но в основе приборов лежит одинаковая конструкция.

Как устроен электрический накопительный водонагреватель

Агрегат представляет собой емкость определенного объема с размещенным в ней трубчатом нагревательным элементом (ТЭНом).

Конструкция водонагревателя включает следующие элементы и модули:

• корпус агрегата с крепежными деталями для навески на стену;
• внутренний бак из разных материалов;
• теплоизолирующая прокладка между встроенным бачком и внешним корпусом для удержания тепла;
• электрический нагревательный элемент, подключенный к линии подачи электроэнергии;
• регулировочный термостат для координирования степени нагрева жидкости;
• предохранительный клапан;
• защитный анод магния;
• система индикации показателей и управления работой бойлера.

Накопительные устройства имеют большую внутреннюю емкость для хранения и раздачи подогретой воды. При необходимости агрегат может отдать всю нагретую воду, при этом внутрь будет непрерывно поступать холодная жидкость. Преимуществом является возможность организовать автоматическую работу без участия человека. Электрические нагревательные баки не взрываются, не выделяют токсичных веществ и продуктов сгорания.

К недостаткам относят ограниченный запас воды, которую при израсходовании нужно подогревать снова. Большой бак, например, на 80 – 100 л занимает много места, при этом его рекомендуется регулярно чистить от накипи.

Корпус

Наружный кожух бытового бойлера бывает овальной, цилиндрической и прямоугольной формы. Изготовители разнообразят ассортимент в зависимости от цвета и дизайна.

Особенности корпусной оболочки:

• Снаружи корпуса крепят термометр для определения степени нагрева и контроля работы водонагревателя.
• На внешней поверхности располагают регуляторы для выставления нужных значений.
• Под внешним корпусом стоит слой теплоизолятора, обычно его толщина составляет 50 мм для баков до 200 л, большие емкости снабжены утеплителем до 100 мм толщиной.
• Вид монтажных креплений зависит от способа монтажа (на стену или пол).

Материалом для изготовления корпуса обычно служит стальной лист с полимерным покрытием, пластик или керамика, а утеплитель делают из вспененного плотного полиуретана большой жесткости.

Тип внутренней емкости для нагретой воды указывается в паспорте водонагревателя.

Материалы изготовления баков:

• Нержавеющая сталь или металл с защитным слоем эмали, стеклофарфора — прочные, мало портятся от коррозии, но имеют сварной шов, который ослабляет конструкцию.
• Полимерные материалы высокого качества по надежности не уступают металлическим, их выполняют без стыковочного шва.

Защитное покрытие на металле получают напылением вещества с последующей термообработкой. Стеклоэмаль не подвержена коррозии, на поверхности не скапливается накипь, но под действием разного расширения покрытия и стали со временем появляются мелкие трещины.

Применяют защитные пленки с включением титанового порошка, что уравнивает степень линейного расширения основы и покрытия. Емкости со стеклофарфоровым покрытием весят больше. К внутреннему баку через уплотнительные прокладки крепят элементы, регулирующие нагрев до нужной температуры.

Нагревательные элементы

Чаще источником тепла служат ТЭНы, мощность которых бывает разной.

• Мокрые. Находятся в контакте с водой, поэтому на их поверхности скапливается накипь. Если слой не удалять, элемент перегреется и станет нерабочим.
• Сухого типа. На них не образуется известковый налет, т. к. проволока заключена в стальной трубе, покрытой стеклофарфором.

Выпускают модели, в которых смонтированы несколько водонагревательных ТЭНов. Это позволяет подключить ступенчатую схему нагрева, снизить число циклов включения для каждого нагревательного элемента. Вместе с ТЭНами совмещен термический регулятор на фланце и магниевый анод. Детали включают нагреватель при уменьшении температурного показателя ниже заданного.

Нагревательные ТЭНы стоят в области холодной воды, о месте расположения элементов указывается в паспорте для возможности их замены при необходимости. При этом изготовитель дает информацию о способе крепления и возможности изменения нагревательного элемента в пространстве бойлера.

Блок управления

Степень нагрева регулирует термостат, с его помощью пользователь устанавливает показатели температуры. Прибор поддерживает постоянно заданное значение. Система управления бывает сенсорной или механической, последняя стоит дешевле.

Схема индикации и регулировки дает дополнительный комфорт при использовании бойлера:

• функцию точной координации температуры жидкости;
• включение нагревательных элементов по времени;
• поддержание требуемой температуры в разное время дня и ночи, если так установил пользователь.

При нагревании вода расширяется, поэтому внутри бака возрастает давление. Для защиты от разрыва предусмотрен клапан сброса, который удаляет излишек жидкости. При этом из клапана при отсутствии водозабора может капать вода — это нормально.

В строении терморегулятора есть схема предохранительного выключения ТЭНа, если в бачке нет воды. Магниевый электрод снижает ионный обмен металлических деталей, поэтому уменьшается эмиссия электронов с поверхности конструкционных элементов. Сам элемент быстро выходит из строя и требует замены.

Принцип работы бойлера

Открывая кран, пользователь получает воду из водоразборной линии. Жидкость регулярно подмешивается в баке холодной массой. Если из крана течет холодная струя, запас горячей закончился, нужно ожидать нагревания новой порции.

Принцип работы водонагревателя заключается в том, что ТЭНы включаются, когда термодатчик определяет снижение показателей ниже нормы, независимо от того, присутствует разбор воды в этот момент или нет. Емкость нельзя полностью опустошить, чтобы в ней не было воды. При пользовании, например, душем в бак доливается холодный поток, замещая отобранный объем.

Чтобы из крана шла вода, нужно обеспечить в подающем водопроводе определенное давление, при этом внутренний бак с электронагревателем всегда будет заполнен жидкостью. Если напора нет, вода не выходит из крана, чтобы бак не остался пустым.

Холодный поток подается снизу, на торце штуцера стоит рассекатель, чтобы вода растекалась в области установки нагревательного ТЭНа. Нагретая вода благодаря конвекции поднимается и уже не перемешивается с вновь поступающей холодной.

От чего зависит скорость нагрева воды

Обычно температура воды для бытового потребления 60 – 65°С, ниже ставить нежелательно, чтобы не было плесени внутри бака и неприятного запаха.