Строительство и эксплуатация водогрейного котла: как работает накопительный водонагреватель

Строительство и эксплуатация водогрейного котла: как работает накопительный водонагреватель

Устройство и принцип работы бойлера

В настоящее время все большую популярность приобретает автономное горячее водоснабжение квартир и частных домов. Централизованное горячее водоснабжение стало дорогим и расточительным, и поэтому постепенно уходит в прошлое. На его месте водонагреватели различной конструкции, наиболее распространенными из которых являются устройства накопительного типа. В этой статье мы рассмотрим только устройство и принцип работы бойлера для нагрева воды.

Виды накопительных водонагревателей

Сегодня существует несколько разновидностей устройств для самостоятельной подачи горячей воды. Они созданы для одной и той же цели, но достигают ее по-разному, то есть с помощью разных энергоносителей. У домовладельца есть возможность выбрать тот, который ему больше всего подходит по всем параметрам.

Итак, на рынке сегодня предлагаются отопительные котлы следующих типов:

    электронагреватели накопительные; бойлеры косвенного нагрева; газовые котлы; проточные нагреватели.

Осторожность. В прямом переводе с английского слово «котел» означает «котел». Это означает, что в их состав входят не только накопительные баки, но и все типы проточных водонагревателей. Для пользователей было бы ошибкой не включать их.

Электрические бойлеры

Это самый распространенный вид аппаратов ГВС, чаще всего используется в квартирах и небольших частных домах. Причина такой популярности – относительно невысокая стоимость и простота монтажа, не требующего каких-либо разрешительных документов. Эти устройства достаточно надежны в эксплуатации и отвечают большинству требований пользователей. Чтобы понять принцип работы водонагревателя, рассмотрим его устройство, изображенное на рисунке:

Устройство представляет собой резервуар, чаще всего круглой или овальной формы, закрытый слоем изоляционного материала (чаще всего пенополиуритана), покрытый декоративным кожухом. Сам корабль может быть выполнен из следующих материалов:

    сталь покрытая эмалью; нержавеющая сталь; пластик.

Электрический нагревательный элемент на дне резервуара нагревает воду до температуры, ограниченной термостатом. Его максимальное значение, принятое во всех электрокотлах, составляет 75 ºC. Водонагреватель электрический предназначен для поддержания заданной температуры в режиме автоматического включения и выключения ТЭНа. Последний имеет дополнительную защиту от перегрева и автоматически отключается при достижении температуры воды 85 ºC в аварийной ситуации.

Осторожность. Оптимальный режим работы котла – нагрев до 55 ºС. В этом режиме устройство подает необходимое количество воды для ГВС и при этом экономит электроэнергию. К сожалению, накопительный водонагреватель часто работает с максимальной мощностью, потому что зимой водопроводная вода слишком холодная и водонагреватель в экономичном режиме не успеет ее нагреть.

Вода всасывается по трубе в верхнюю часть бака, где вода наиболее горячая. При этом подача холодной воды предусмотрена в нижней части котла, где находится ТЭН. Для защиты стальных резервуаров от электрохимической коррозии нагревательное устройство содержит магниевый анод. Со временем он изнашивается и поэтому требует замены примерно раз в 2-3 года.

Бойлеры косвенного нагрева

Эти устройства сами по себе не генерируют тепловую энергию, хотя в некоторых моделях есть встроенный нагревательный элемент, позволяющий поддерживать температуру воды в различных ситуациях. В нормальном режиме работы котел подготавливает воду для ГВС, нагревая ее змеевиком с проточным теплоносителем. На схеме ниже показано устройство водонагревателя косвенного нагрева:

В утепленном баке большой емкости (он может быть до 1000 литров) он построен через змеевик с теплом от котла. Как и в электрокотле, подача холодной воды осуществляется в нижней части емкости, забор горячей воды – в верхней. Устройство способно обеспечить значительный поток горячей воды и поэтому используется в частных домах сбольшое количество получателей.

Нормальный теплообмен между средами с разной температурой – это принцип работы отопительного котла с косвенным нагревом. Но чтобы получить водопроводную воду с температурой 55 ° C, бойлер должен нагревать теплоноситель не менее чем до 80 ° C, это один из недостатков данного водонагревателя. Второй недостаток – длительное время загрузки бака большой емкости, поэтому в случае интенсивного водозабора людей, проживающих в доме, следует адаптировать для использования ГВС по определенному графику.

Как и электрические бойлеры, водонагреватели косвенного нагрева оснащены магниевым анодом, который защищает стальной бак от коррозии. Более сложные и дорогие модели оснащены двумя змеевиками, по одному из которых течет охлаждающая среда от котла, а другой может быть подключен к альтернативному источнику тепловой энергии. Это может быть другой котел или солнечный коллектор. Для поддержания температуры в различных ситуациях в верхнюю часть кастрюли встроен нагревательный элемент с термостатом.

Читайте также:  20 лучших вариантов флюгера: от мечты до металлического воплощения - Статья - Журнал - FORUMHOUSE

Установки косвенного нагрева доступны в настенном и напольном вариантах и ​​могут работать с любым источником тепловой энергии. Производители котельного оборудования часто предлагают их в комплекте с двухконтурными котлами. В этом случае теплогенератор поддерживает температуру нагрева и загружает котел, попеременно переключаясь между двумя системами.

Газовые накопительные водонагреватели

Эти устройства конструктивно и внешне аналогичны электрокотлам. Это такая же цистерна, висящая на стене, покрытая слоем утеплителя, только внизу – газовая горелка, а вверху – кусок дымохода. Газовый котел работает по тому же принципу, но источником тепла является горелка, которая нагревает воду в баке. Расположение водонагревателя показано на схеме:

Как видно на рисунке, нагрев осуществляется не только от горелки, но и за счет отвода тепла от продуктов сгорания. Это достигается за счет стального газового канала с пламегасителями, который проходит через резервуар вертикально и обменивается теплом с водой. Горелка управляется электронным блоком, задача которого – выключить или зажечь ее после достижения или понижения заданной температуры. Как всегда, конструкция включает магниевый анод для защиты корпуса котла.

Этот вид водонагревателей не пользуется большой популярностью из-за сложности конструкции и подключения газовых котлов. К тому же для работы газового котла понадобится полноценный дымоход, выполнить это требование не всегда возможно или слишком дорого.

Преимущество накопительных водонагревателей заключается в том, что они могут производить большой поток горячей воды для бытового потребления, но в течение ограниченного периода времени. По истечении этого времени им потребуется перерыв, чтобы приготовить следующую порцию воды.

О проточных нагревателях воды

В отличие от накопительных котлов принцип работы проточного нагревателя заключается не в том, чтобы нагреть проточную воду заранее, а быстро по мере необходимости.

Источником тепла являются те же электронагреватели и газовые горелки, но включаются они после включения крана горячей воды в доме. К таким обогревателям относятся:

    газовые обогреватели; электрические проточные нагреватели.

Осторожность. Иногда для обеспечения ГВС в частном доме используют пластинчатый котел, представляющий собой водо-водяной теплообменник. Как и бойлер косвенного нагрева, он передает энергию теплоносителя воде, но делает это в проточном режиме.

Конструкция газового котла довольно сложная, поэтому заслуживает отдельной темы. Электрический водонагреватель прост: он нагревает проточную воду с помощью мощного нагревательного элемента. Благодаря компактности устройство потребляет слишком много энергии, поэтому область его применения ограничена. Конструкция проточного электрического водонагревателя представлена ​​на рисунке:

Преимущество проточных водонагревателей в том, что они могут подавать нагретую воду без подготовки и в течение неограниченного периода времени. С другой стороны, скорость потока ограничена, что важно в случаебольшая аудитория.

Заключение

Если классифицировать все вышеперечисленные устройства по популярности, то на первом месте обязательно будут электрокотлы, причины очевидны. На втором месте газовые обогреватели, на третьем – котлы с косвенным нагревом.

Принцип работы и устройство накопительного водонагревателя (бойлера)

При отсутствии горячей воды в квартире помогут водонагреватели (или бойлеры, то же самое). Есть много моделей с разной емкостью, емкостью бака, типом нагрева. Наиболее популярны накопительные котлы, работающие на электричестве или газе.

Устройство и общий принцип работы накопительного водонагревателя

Общая конструкция накопительного водонагревателя одинакова для всех моделей. Котел состоит из емкости для воды в декоративном кожухе с нагревателем между ними. Получается похоже на термос. Основное отличие накопительных котлов в том, что у них есть ТЭН: ТЭН или газовая горелка.

Существуют накопительные водонагреватели, в которых нагреватель представляет собой змеевик, подключенный к системе отопления. Такие котлы практически больше не нужны. Работы по отоплению не ведутся круглый год, а это значит, что у человека нет возможности пользоваться горячей водой летом.

Читайте также:  Штукатурка Rothband: инструкция по применению выравнивания стен и технические характеристики материала

В зависимости от типа установки существуют разные типы накопительных водонагревателей. Вертикальные котлы занимают много места, поэтому их ставят в просторных помещениях. Для небольших помещений больше подходит горизонтальный водонагреватель. Последний вариант неудобен с точки зрения использования. В горизонтальном котле слои горячей и холодной воды смешиваются быстро. В результате при открытии крана идет кипяток, а примерно через минуту начинает течь более прохладная вода.

Общее устройство бойлера

Давайте посмотрим, как выглядит схема обычного накопительного водонагревателя:

    Бак служит основой котла. В отечественных моделях его емкость ограничена 300 л. Резервуар изготовлен из нержавеющей стали или стали. Чтобы металл не ржавел, в качестве внутреннего покрытия используется стеклянная эмаль, стеклянная посуда или титановое напыление. Бак для воды заключен во внешний декоративный корпус. Он может быть изготовлен из нержавеющей стали, эмалированной стали или пластика. Между контейнером и внешним кожухом пространство заполнено изоляционным материалом – пенополиуританом. В передней части внешнего кожуха нагревателя находится градусник. Нагреватель служит сердцем накопительного водонагревателя. Электрический водонагреватель питается от встроенного элемента – водонагревателя (ТЭН). Газовые водонагреватели оснащены горелкой и дымоходом. На дне бака выходят краны горячей и холодной воды. На патрубке холодной воды устанавливаются предохранительный клапан и обратный клапан. Первый – открывается от избыточного давления воды в баке. Второй – не дает воде выходить из емкости при отсутствии давления в водопроводе. К всасывающей трубе подсоединяется труба горячей воды. Электронное устройство предназначено для управления работой накопительного водонагревателя. На него поступает сигнал от термостата, датчики которого установлены внутри резервуара. Магниевый анод защищает стальной корпус котла от электрохимической коррозии, выделяя ионы.

Монтаж и эксплуатация каждого накопительного водонагревателя не представляет сложности для пользователя. Устройство крепится к стене с помощью кронштейнов. Сетевой шнур разрешается подключать только к наливному шлангу холодной воды. Таков принцип работы котла, так как он тщательно нагревает холодную воду. Если ввод накопительного водонагревателя подключен к центральному ГВС квартире, после подачи горячей воды в бак не удастся добиться нужной температуры.

Принцип работы

Основной принцип накопительного водонагревателя основан на послойном разделении жидкостей при разных температурах. По законам физики вверху горячая вода, а внизу холодно. Для полного представления о том, как работает котел, рассмотрим все этапы по порядку:

    Вода начинает течь, когда вы открываете водопроводный кран. Верхние слои горячей жидкости из бункера котла через входной патрубок направляются в трубу. Давление внутри бака водонагревателя становится ниже, чем в водопроводе. Открывается обратный клапан, и начинается доливка холодной воды. После выравнивания давления в водопроводной сети и внутри резервуара обратный клапан закрывается. При доливе воды холодная и теплая вода не смешиваются благодаря прокладке на конце подводящего патрубка. О поступлении холодной воды в бак цилиндра сигнализирует датчик. Он дает команду блоку управления включить обогрев. На ТЭН подается электричество, а вода нагревается до заданной температуры. В газовом водонагревателе вместо электричества для горелки используется газ. Когда вода достигает нужной температуры, термостат отключает нагревательный элемент.

Работа накопительного водонагревателя осуществляется в непрерывном цикле. Всасываемую горячую жидкость постоянно заменяют холодной водой. Теплоизоляция под корпусом предотвращает быстрое охлаждение. Вода остается теплой 2-3 дня.

Размер котла должен соответствовать его мощности и объему. При большом расходе воды маломощная модель не справится с нагревом. На выходе жидкость не будет иметь заданную температуру.

Устройство и принцип работы электрического бойлера

Электрические водонагреватели считаются самыми популярными среди жителей квартир и частных домов. Своей популярностью они обязаны простоте установки и эксплуатации. На схеме в разрезе показано устройство накопительного водонагревателя. Давайте посмотрим, как выглядит электрический водонагреватель изнутри:

    Начнем с рассмотрения устройства, которое представляет собой накопительный электрический водонагреватель с накопительным баком. Он бывает круглой или овальной формы. Контейнер с декоративной крышкой. Внутреннее пространство между двумя баками заполнено пенополиуретаном. Особенность электрического водонагревателя – наличие ТЭНа. Элемент устанавливается на дне резервуара на фланцевом соединении. Термостат контролирует включение и выключение нагревательного элемента. Каждый емкостный водонагреватель работает без превышения максимально допустимой температуры. Электрокотлы имеют индекс 75 o C. Водонагреватель защищен. В случае выхода из строя термостата нагревательный элемент будет отключен от источника питания при достижении критической температуры воды 85 ° C. Горячая вода всасывается по трубе, которая заканчивается в верхней части бака котла. Для доливки холодной воды на дне бака устанавливается кран. Магниевый анод защищает корпус резервуара от коррозии. Через 2-3 года элемент выходит из строя и его необходимо заменить. О работе водонагревателя сигнализирует контрольная лампа.
Читайте также:  Как изолировать кучу деревянного дома: лучшие способы

Зная, как устроен бойлер, можно понять, как он работает. Холодная вода поступает в бак котла через штуцер. Датчик отправляет сигнал на блок управления, который использует термостат для подачи напряжения на нагревательный элемент. Вода нагревается до заданной температуры. Датчик подает новый сигнал, и термостат отключает напряжение. После слива горячей воды цикл повторяется.

Разновидности ТЭНов

По принципу работы ТЭНы одинаковые. Нагревательный элемент – спираль. Но конструкция ТЭНов бывает разной и делится на два типа:

    Мокрая сеть ТЭН состоит из спирали, герметично закрытой внутри медной трубки. В качестве наполнителя используется кварцевый песок. Он действует как изолятор и предотвращает контакт катушки с внутренними стенками медной трубы. Преимущество мокрого нагревательного элемента – невысокая стоимость. Недостаток – большие габариты и низкий рейтинг электробезопасности. Если медная трубка повреждена или катушка касается ее, происходит отказ. В результате человек, использующий горячую воду, остаетсяпоражен током.

Накопительный водонагреватель с сухим ТЭНом стоит дороже, но он более безопасен и имеет больший срок службы. Компактные размеры позволяют установить в котле два водонагревателя. Самым надежным считается сухой ТЭН, корпус комплекта, который изготовлен из талькового камня.

Устройство и принцип работы газового прибора для нагрева воды

По устройству и принципу работы газовый котел несколько отличается от своего электрического аналога. Газовый водонагреватель является неотъемлемым элементом одноименного резервуара, заключенного в кожух с пенополиуретановой изоляцией. Анод служит защитой. Подача холодной и отбор горячей воды осуществляется по трубам, установленным в резервуаре. Включение и выключение нагрева контролируется термостатом. На этом сходство заканчивается. Следуя схеме, рассмотрим устройство котла более подробно, чтобы выявить основные отличия газового прибора:

    Основное отличие от электрического котла – наличие газового устройства для нагрева воды – горелки. Подключение к газовой сети осуществляется через блок. Внутри находится редуктор, который соединен трубкой с соплом горелки. Конструкция накопительного бака водонагревателя существенно отличается от своего электрического аналога наличием дымохода. Он состоит из стальной трубы, вертикально приваренной ко всему резервуару. Верх дымохода соединяется с вытяжкой. Через него продукты горения выводятся на улицу. Внутри установлен диффузор на дымоходе. Его пластины поглощают тепло уходящих газов и выпускают воду. Получаем двойной обогрев: от горелки и пламегасителя. Из-за разницы температур между холодной водой и пламенем горелки в дымоходе образуется конденсат. Для ее сбора под горелку устанавливают кольцо.

Газовая колонка работает так же, как и электрокотел. Единственное отличие – электронный блок с термостатом контролирует работу горелки. При понижении температуры в сопло подается газ и происходит возгорание. Когда температура воды достигнет заданных параметров, горелка отключается.

Газовые водонагреватели мало востребованы из-за сложности монтажа. Необходимо будет составить проект, а монтаж разрешен только специалистам газовой службы. Однако неоспоримым преимуществом является экономия за счет более низкой цены на газ.

Из двух рассмотренных вариантов на первом месте стоят электрические накопительные водонагреватели. Устройство можно установить самостоятельно в любом месте. Главное – обеспечить бесперебойную подачу холодной воды под давлением.

Оцените статью
Добавить комментарий