Принципы работы и как устроены водонагреватели различных типов

Особенности выбора водонагревателя

Останавливая свой выбор на таком типе водонагревателя, следует знать, что для его применения существует ряд ограничений, исключающих возможность установки.

Первое, что может помешать — низкое давление в водопроводной сети. Бойлер закрытого типа нормально работает при давлении не ниже 6 атмосфер.

Вторым фактором отказа от применения такого водонагревателя является высокий уровень загрязнения воды. В этом случае нужно применять водяной фильтр входа в бак накопителя, иначе неизбежен быстрый выход из строя.

Определяя необходимый объём бака, следует ориентироваться, что семье из 3-х человек в сутки нужно около 90−130 литров горячей воды. Кроме того важным может оказаться и выбор места для размещения бойлера.

Однако разнообразие форм позволяет выбрать средний бойлер, который можно разместить в любой ванной комнате. Существуют модели с горизонтальной формой, их легко разместить под потолком или в нише на полу. Бойлеры ёмкостью до 15 литров без труда поместятся даже под раковиной кухонной мойки, а смогут обеспечить не менее 60 литров горячей (80 градусов по Цельсию) воды в час. С условием реального водопользования 60 литров воды необходимо разбавить холодной в пропорции 1:2. Т. е. бойлер минимального объёма легко обеспечит около 120 литров горячей воды в час.

Реальный суточный расход горячей воды для семьи из трёх человек составляет на умывание 18−50 литров, мытьё посуды 60−90 литров, душ 150−270т литров, мытьё в ванной 450−540 литров.

Помимо норм расхода, следует учесть, как минимум, три точки водоразбора. Т. е. для такой семьи потребуется бойлер на 80−100 литров. Покупая водонагреватель, необходимо знать, что самые безопасные имеют класс защиты IP 24 и IP 25. Такие бойлеры не боятся отключения воды.

Напоследок нужно учесть, что накопительный бойлер, не требующий высокой мощности однофазной питающей сети 220 Вольт и всегда готов выдать очередную порцию горячей воды, является лучшим выбором в условиях городской квартиры.

Воздушное отопление

Такие виды отопления различных помещений считаются одними из самых старых. Впервые подобную систему применяли еще до нашей эры. На сегодняшний день такая отопительная система получила широкое распространение – как в общественных помещениях, так и производственных.

Воздушное отопление частного дома

Популярностью для обогрева зданий также пользуется нагретый воздух. При рециркуляции такой воздух может подаваться в помещение, где происходит процесс смешивания с внутренним  воздухом и, таким образом, воздух охлаждается до температуры помещения и снова нагревается.

В системах воздушного отопления нагревание воздуха происходит за счет калориферов. Первичный отопитель для таких компонентов является горячий пар или вода. Для того чтобы прогреть воздух в помещении, можно использовать и другие приборы для отопления или любые источники тепла.

Местное воздушное отопление

При вопросе, какое бывает отопление, местное отопление часто приравнивается только к производственным помещениям. Приборы местного отопления используются для таких помещений, которые используются лишь в определенные периоды, в помещениях вспомогательного характера, в помещениях, которые сообщаются с наружными воздушными потоками.

Главными приборами системы местного отопления являются вентилятор и нагревательный прибор. Для воздушного отопления могут применяться такие устройства и приборы, как: воздушно-отопительные устройства, тепловые вентиляторы или тепловые пушки. Такие приборы работают на принципе воздушной рециркуляции.

Тепловая пушка

Центральное воздушное отопление

Центральное воздушное отопление делается в помещениях любого плана, если здание располагает центральной системой вентиляции. Такие типы систем отопления можно организовать по трем различным схемам: с прямоточной рециркуляцией, с частичной или полной рециркуляцией. Полная рециркуляция воздуха может использоваться, в основном, в нерабочие часы для дежурных видов отопления, или для того чтобы обогреть помещение перед началом рабочего дня.

Центральное воздушное отопление

Однако отопление по такой схеме может иметь место, если оно не противоречит никаким правилам противопожарной безопасности или основным требованиям гигиены. Для такой отопительной схемы должна быть использована система приточной вентиляции, но воздух будет забираться не с улицы, а с тех помещений, которые отапливаются. В центральной воздушной отопительной системе применяются такие конструктивные виды приборов отопления, как: радиаторы, вентилятор, фильтры, воздуховоды и другие приборы.

Воздушные занавесы

Холодный воздух может поступать в большом количестве с улицы, если в доме слишком часто открываются входные двери. Если не предпринять ничего для того чтобы ограничить количество холодного воздуха, который проникает в помещение, или не обогревать его, то он может негативно сказаться на температурном режиме, который должен соответствовать норме. Чтобы предотвратить данную проблему, можно в открытом дверном проеме создать воздушный занавес.

Ограничить количество поступающего холодного воздуха снаружи здания имеет место благодаря конструктивным изменением входа в помещение.

Электрические воздушные завесы

Все большей популярностью в последнее время пользуются воздушно-тепловые занавесы компактного типа. Самыми эффективными занавесами считаются занавесы «щиберующего» вида. Такие занавесы создают струйную воздушную преграду, которая защитит открытый дверной проем от проникновения холодных воздушных потоков. Как показывает сравнение видов отопления, такой занавес позволяет сократить потери тепла почти в два раза.

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.

Инструменты для работы

При установке водонагревателя накопительного своими руками или замены старого поржавевшего нужны одни и те же инструменты:

Строительный уровень

При выборе нужно обратить внимание на точность, которая варьируется от 0,5 до 1 мм/м – чем этот показатель ниже, тем лучше. Важна также длина корпуса, границы которой составляют от 300 до 1000 мм. На больших поверхностях лучше производить разметку длинным уровнем

Разводной ключ. Большинство моделей, представленных на рынке, будут «разводиться» на нужную ширину гаек, но удобнее будет работать ключом с тонкими усиками. При установке бойлера грубых узлов нет. Плоскогубцы. Для домашней установки лучше выбрать универсальные «Пассатижи» от хорошего производителя. Маркер. Существует различные виды «фломастера», которые пишут либо по конкретным поверхностям, либо универсальные, стоящие подороже. Стоить учитывать также смываемость маркировки – она нужна только временно. Перфоратор. Крестовидная отвертка со средним размером №2. Рулетка. Достаточно будет бытового варианта длинной до 3 метров

На больших поверхностях лучше производить разметку длинным уровнем. Разводной ключ. Большинство моделей, представленных на рынке, будут «разводиться» на нужную ширину гаек, но удобнее будет работать ключом с тонкими усиками. При установке бойлера грубых узлов нет. Плоскогубцы. Для домашней установки лучше выбрать универсальные «Пассатижи» от хорошего производителя. Маркер. Существует различные виды «фломастера», которые пишут либо по конкретным поверхностям, либо универсальные, стоящие подороже. Стоить учитывать также смываемость маркировки – она нужна только временно. Перфоратор. Крестовидная отвертка со средним размером №2. Рулетка. Достаточно будет бытового варианта длинной до 3 метров.

Кроме инструментов необходимо также купить полипропиленовые трубы и ФУМ-ленту, вместо которой иногда используют льняные нити.

Схема устройства накопительного водонагревателя – бойлера

Накопительный водонагреватель (бойлер) внешне имеет вид закрытой емкости, чаще всего цилиндрической формы. Под декоративным наружным покрытием находится накопительный бак, в который набирается вода для нагрева. Между баком и покрытием находится теплоизолятор, ограничивающий потери тепла от нагретой воды.

Изображение 2. Схема проточного нагревателя.

Поступление холодной воды в емкость бака происходит по входящей холодной трубе в его нижнюю часть. Внутри бойлера расположен нагревательный элемент, который работает по принципу кипятильника: греется сам и потому греет воду вокруг себя. Нагретая жидкость забирается из верхней части бака (теплая и горячая вода легче, она поднимается вверх, потому ее забор должен производиться вверху). Чаще всего выход горячей трубы располагается внизу, то есть труба забирает воду в верхней части бака и через бак опускает ее вниз, к расположенному там выходу.

Внутри водонагревателя устанавливается термопара, которая автоматически включает и выключает нагрев (работу нагревательного элемента) в зависимости от температуры воды в баке. Значение температуры, при котором нагреватель обесточивается и перестает греть пространство вокруг себя, выставляется на регулировочном термостате, расположенном, как правило, в нижней части бойлера и имеющем ручки установки уровня температуры снаружи бака.

Часто в конструкции водонагревателя устанавливается воздухоотводчик (в верхней части накопительной емкости). Его предназначение – выпускать (стравливать) давление, образующееся при нагреве воды в закрытом объеме. Воздухоотвод работает в ручном режиме, то есть не сам по себе автоматически, а только в присутствии человека, его руками.

Обязательным дополнительным элементом в конструкции водонагревателя является предохранительный (или аварийный) клапан. Это – автоматический стравливатель лишнего давления. Его располагают на входной холодной трубе.

Схема подключения накопительного водонагревателя.

Устройство предохранительного клапана обеспечивает прокапывание и просачивание воды при увеличении давления свыше 7 атмосфер. Для удобства пользования аварийный клапан снабжается шлангочкой, выводящей воду в подставленную рядом емкость или непосредственно в раковину (ванну, унитаз).

Для удобства проведения профилактических работ, ремонта на выходе воды из бака устанавливается слив.

Схема устройства накопительного нагревателя приведена на изображении 1, где его внутреннее строение приведено в разрезе.

Все вышеперечисленные элементы могут быть выполнены из различных материалов, с разными характеристиками долговечности, надежности и стоимости. Разнообразие конструктивных элементов формирует широкий выбор конструкций накопительных бойлеров.

Газовые накопительные водонагреватели

Эти аппараты конструктивно и внешне напоминают электрические бойлеры. Все тот же подвешиваемый на стену бак, покрытый слоем утеплителя, только внизу установлена газовая горелка, а вверху имеется патрубок дымохода. Газовый бойлер работает по такому же принципу, только источником тепла служит горелка, нагревающая емкость с водой. Устройство водонагревателя показано на схеме:

Как видно на рисунке, нагрев осуществляется не только от горелки, но и путем отбора тепла продуктов горения. Это достигается за счет стального газохода с рассекателями, проходящего вертикально сквозь емкость и обменивающегося теплом с водой. Работой горелки управляет электронный блок, чья задача – потушить или разжечь ее при достижении установленной температуры либо ее понижении. Как водится, для защиты корпуса конструкция бойлера предусматривает магниевый анод.

Данный тип водонагревателей не слишком популярен из-за сложностей при оформлении и подключении газоиспользующих установок. Кроме того, для эксплуатации газового бойлера понадобится полноценный дымоход, выполнить это требование не всегда возможно или слишком дорого.

Описание

Нагреватели проточно-накопительного типа активно используются для жилых помещений, а также для дач и прочих загородных построек. Специалисты уверяют, что устройство представляет собой гибрид накопительного бойлера и стандартного проточного нагревателя.

Внутри прибора размещается бак, размеры которого бывают разными (в зависимости от модели), и эффективный тепловой нагревательный элемент (ТЭН). Прибор нагревает воду до необходимой температуры за короткий промежуток времени и сохраняет ее с помощью герметичного бака. Для изготовления бюджетных моделей профессионалы применяют безнапорную схему, а для более дорогостоящих и сложных изделий – стандартную напорную. В настоящее время популярность таких устройств только начала расти

Собираясь покупать такую продукцию, следует ознакомиться с преимуществами и недостатками приобретения, а также обратить внимание на советы по выбору

Бойлер косвенного нагрева своими руками

Бойлер косвенного нагрева – это бюджетный аналог электрического , который не зависит от электричества или газовой магистрали. Подогрев воды в бойлере происходит за счет спиралеобразной трубы, находящейся внутри емкости. По змеевику из отопительного контура поступает горячая вода, которая через поверхность трубки нагревательного элемента отдает тепло воде в водонагревателе. Выходная труба для доставки горячей воды расположена обычно в верхней части накопительного бака. Обе трубки оснащают шаровыми кранами, позволяющими легко соединить конструкцию с водопроводом и отопительной системой. Чтобы минимизировать теплопотери, емкость надежно укутывают слоем теплоизоляции.

К главным достоинствам изготовленного своими силами бойлера можно отнести:

• установку рядом с котлом системы отопления;
• дешевизну монтажных работ;
• отсутствие расхода энергии на прогрев воды;
• постоянное поддержание температуры воды в нагревателе;
• возможность присоединения к центральной отопительной магистрали.

Есть у данного варианта и минусы:

• для монтажа бойлера потребуется достаточно свободного пространства;
• нагрев большого объема холодной воды займет много времени;
• во время прогрева емкости эффективность работы отопительного контура несколько снижается;
• на змеевике внутри бака быстро образуется налет, что требует регулярного (один-два раза в год) очищения.

Соорудить бойлер своими руками значительно проще, чем полноценный водонагреватель. Именно простота конструкции делает его столь популярным.

Особенности установки настенного водонагревателя

В первую очередь при монтаже настенного водонагревателя необходимо убедиться, что стена выдержит дополнительную нагрузку. Производители оборудования рекомендуют при расчётах брать четырёхкратный вес бойлера, наполненного водой. Но так как мало кто может правильно выполнить расчёт нагрузок строительных конструкций, следует руководствоваться следующими правилами:

1. Несущая стена способна выдержать массу практически любого бытового водонагревателя.
2. При монтаже бойлера на простенки, в особенности в «хрущёвках», или стены из пустотелого кирпича, баки небольшой ёмкости ещё можно навешивать просто на анкерные крепления. Более-менее вместительные накопители лучше устанавливать на стену, усиленную стойками или крепить на сквозные болты, зафиксированные для надёжности стяжкой.

Крепление накопительного бойлера к стене

Материалы

• Для емкости следует подобрать материал, стойкий к коррозии. Это может быть как пластик или алюминиевый сплав, так и нержавеющая сталь. Также для бака подходит обычная сталь, если ее предварительно обработали защитными средствами, например, покрыли эмалью. Нередко баком используют газовый баллон, который очищают и грунтуют. При этом предпочтительнее взять новый баллон, чтобы у воды не было неприятного запаха, а при работах с ним (разрезании и проделывании отверстий) баллон обязательно нужно заполнить водой.
• Для змеевика можно взять металлическую или металлопластиковую трубу с небольшим диаметром. Хорошим выбором будет латунная либо медная трубка. Ее диаметр и длину подбирают в зависимости от объема будущего бака.
• Для теплоизоляции самодельного бойлера подходит любой материал с теплоизолирующими свойствами. К примеру, можно воспользоваться пенополиуретаном, минеральной ватой, изолоном, пенопленом, монтажной пеной и другим строительным материалом. Снаружи такой утеплитель часто покрывают фольгированным материалом.

Правила эксплуатации водонагревателя электрического

Чтобы обеспечить безопасность, эффективность, надёжность эксплуатации, продлить срок службы используемого устройства нужно придерживаться рекомендаций производителя. При этом не только в ходе эксплуатации, но и на этапе установке. Нужно в точности соблюдать все пункты в инструкции. Например, если сказано о заземлении, то это нужно сделать в обязательном порядке. Правильная эксплуатации также позволит сократить энергетические затраты.

Частые включения и выключения будут способствовать быстрому износу автоматики, поэтому при ежедневной нужде в горячей воде, лучше вообще не отключать электропитание. Также это рационально и из других соображений – если в баке всё время горячая вода, то он будет в меньшей степени подвержен коррозии. Оптимальной температурой для нагревания считается значение выше 55˚С, таким образом вы предупреждаете развитие бактерий плесени на стенках бака и в воде.

После покупки устройства, возникает вопрос его установки. Даже если вы имеет опыт в подобных работах или наблюдали за установкой раньше и уверены в своих силах, лучше обратиться за помощью к специалисту. Это убережёт от возможных проблем в будущем. После установки специалист также должен сделать первый пробный запуск и убедиться в правильности подключения.

Водонагреватель может использоваться в местностях с разными условиями, и если приходиться иметь дело с жёсткой водой, то рекомендуют перед бойлером поставить фильтр. В помещениях с повышенной влажностью (бани, сауны) во время установки нужно проследить, чтобы конденсат пара не попадал на устройство.

Выбираем косвенный бойлер

Чтобы правильно подобрать резервуар косвенного нагрева для частного дома или квартиры, выясните следующие моменты:

1. Число постоянно проживающих людей и режим водоразбора. Цель – рассчитать общий расход санитарной горячей воды.
2. Производительность водонагревателя ограничена мощностью котла и солнечного коллектора. Если источник тепла еще не установлен, подбирайте отопительное оборудование с учетом запаса мощности 50—100% на загрузку бойлера.
3. Отведите место под размещение аппарата и продумайте способ монтажа – настенный либо напольный.
4. Определитесь с функционалом нагревателя – нужен ли ТЭН, второй теплообменник.

Варианты размещения водогрейной установки рядом с источником тепловой энергии

Расчет потребления воды из системы ГВС мы предлагаем вести по минимальным показателям. В сутки 1 человеку требуется 20 л теплой воды на помывку (душ) и 12 литров – для хозяйственных нужд, всего – 32 л. Значит, семье из 2 чел. понадобится бойлер полезным объемом 50…80 л, для троих жильцов – минимум 100 литров. Если хочется наполнять ванну, выбираем танк на 120 л и более. Упрощенный алгоритм подбора отражен в таблице:

Скорость нагрева бака сильно зависит от мощности теплогенератора. Если здание отапливается котлом 10—15 кВт, ставить накопитель на 200 л бессмысленно – пока вода нагреется, дом успеет остыть. Дело в том, что приоритет загрузки бойлера выше, нежели отопление. Упрощенно: пока бочка не прогреется до нужной температуры, радиаторная сеть не получит требуемое количество тепла.

Приведем пример расчета мощности котла:

1. Исходные данные: объем бойлера составляет 200 литров, температура в системе ХВС – плюс 10 °С, ГВС – 50 градусов.
2. Для нагрева 1 кг воды на 1 градус потребно 1.16 Вт тепловой энергии. Считаем расход теплоты за 1 час: 1.16 х 200 х (50 — 10) = 9.28 кВт.
3. Чтобы сократить время загрузки вчетверо (до 15 мин), нужно подать в 4 раза больше энергии – 9.28 х 4 = 37.12 кВт. Результат: мощность отопительного агрегата в максимальном режиме – 40 кВт, иначе бойлер станет нагреваться дольше.

Общие рекомендации по выбору «косвенника»:

если позволяет бюджет, лучше купить нагреватель типа «емкость в емкости» — аппарат более эффективен в работе, обслуживание – только ежегодная промывка;
всегда выясняйте полезную вместительность резервуара – она меньше заявленных габаритов на 10—30% из-за объема, занимаемого теплообменником;
Емкостные характеристики водонагревателей бренда ACV

накопитель большой емкости лучше брать в напольном исполнении;
для жилища в многоквартирном доме подойдет горизонтальный бойлер, подвешиваемый ближе к потолку;
при отсутствии солнечных коллекторов стоит обратить внимание на комбинированные модели, обеспечивающие работу ГВС в течение теплого периода;
минимальная толщина стенок эмалированного бака должна составлять 2 мм.

Железные танки, покрытые термостойкой пластичной эмалью с добавлением циркония, практически не уступают нержавеющим в надежности, зато обходятся гораздо дешевле. Слабое место нержавейки – сварные швы, успешно корродирующие в случае полной выработки магниевого анода. Кстати, лучше выбирать изделие с титановым электродом – он служит втрое дольше.