Устройство бойлера для нагрева воды

Виды бойлеров косвенного нагрева

Классические модели

Бойлер косвенного нагрева – цилиндрический, кубический или прямоугольно-параллелепипедный аппарат накопительного типа, с помощью которого производится и подается горячая вода к смесителям сантехнических приборов. Устанавливается в столовых, барах, ресторанах, а также в домах с автономным или (и) централизованным отоплением с целью создания системы ГВС.

В конструкцию и комплектацию агрегата входят: корпус, состоящий из внешнего кожуха, утеплителя и внутреннего бака; змеевик-теплообменник, магниевый анод и рециркуляционный патрубок; подвод/отвод для холодной/горячей воды и вход/выход для циркулирующего теплоносителя; насос, термометр, термостат, сливной кран, водный фильтр и трехходовой клапан; группа безопасности и блок управления. Крепится прибор вертикально в непосредственной близости от котла в специально предусмотренном помещении: объемом ≤ 200 л к капитальной стене, емкостью ˃ 200 л – к полу.

Отличительная особенность рассматриваемого накопителя – отсутствие штатного источника питания, место которого занимает котел, вырабатывающий энергию для отопительной системы. Чтобы к мойке, раковине, ванне и душу поступала горячая вода, агрегат «привязан» одним замкнутым контуром к СГВС, другим – к СО.

Часть теплоносителя, предназначенного для радиаторов, направляется в бак, сверху вниз проходит через змеевик, возвращается в котел; холодная вода подается в емкость, снизу вверх нагревается от теплообменника, под давлением движется к смесителям, по кольцевому трубопроводу рециркулирует обратно.

Поскольку доля тепловой энергии, предназначенной для отопления, потребляется бойлером, одноконтурный котел подбирается с 30-процентным запасом мощности, кроме того, на входе в бак устанавливается 3-ходовой клапан, который посредством реле регулирует баланс между системами. Не менее полезен утеплитель, благодаря наличию которого вода за сутки остывает всего лишь на 2…4 °С.

Преимущества классических бойлеров косвенного нагрева:

• высокая производительность – одновременная подача к нескольким точкам разбора;
• возможность рециркуляции – после открытия крана мгновенно поступает горячая вода;
• наличие теплоизоляции – жидкость остывает в сутки не более чем на 4 °С;
• фактор косвенного нагрева – низкая себестоимость получаемой воды;
• простота конструкции – удобство пользования.

Недостатки:

• длительность нагрева при больших габаритах бака;
• периодический отбор тепла из системы отопления;
• невысокая эффективность в сезон «весна-осень».

Как видно, наибольший плюс классических моделей – отсутствие потребления электричества, газа или другого топлива. Существенный минус – по завершении отопительного сезона это преимущество теряет силу.

Комбинированные модели

Комбинированный бойлер – это усовершенствованная модификация классической модели, которая после отключения отопления использует собственные источники энергии.

Конструктивное исполнение предусматривает: дополнительный теплообменник под контур, например, с солнечной батареей; фланец для присоединения «мокрого» или «сухого» ТЭНа. Эти устройства, в зависимости от целесообразности, работают как в паре с отопительным котлом, так и самостоятельно – ТЭН, во избежание преждевременного износа, на время длительного простоя отключается от бака.

Кроме данных устройств, в сеть ГВС может врезаться тепловой насос или (и) система централизованного отопления. Для обеспечения безопасности, так же как и в случае с классической версией, устанавливаются: на входе в накопитель – обратный и предохранительный клапаны для предотвращения обратного тока и слива излишек воды; на выходе – гидроаккумулятор для регулирования объема жидкости, меняющегося под воздействием температуры.

Преимущества комбинированных бойлеров косвенного нагрева:

• широкие возможности комплектации источниками питания;
• доступность эксплуатации только 1 либо сразу 2 теплообменников;
• высокие теплосберегающие характеристики;
• эффективное обеспечение горячей водой;
• несложное периодическое обслуживание;
• комфортность пользования.

Недостатки:

• сравнительно непростой монтаж системы;
• высокая общая стоимость.

По сравнению с классическими комбинированные модели более практичные, поскольку обладают возможностями подключить ТЭН и второй контур подогрева. Правда, за дополнительные источники энергии нужно платить.

Принцип работы бойлера давление. Устройство электрических приборов

В квартирах и частных домах чаще всего применяются электрические водонагреватели . Этому есть несколько объяснений. Во-первых, невысокая цена, не нужны никакие разрешения, а во-вторых, приборы являются надежными, если установлены по всем правилам техники безопасности. Конструкция их простая и сосредоточена на двух главных элементах — баке и нагревательном приборе.

Основной частью любого водонагревателя является бак. Принцип действия бойлера можно сравнить с термосом. Баки изготавливаются из самой устойчивой к коррозиям стабилизированной стали, изнутри покрываются стеклофарфором, который из-за своей химической нейтральности и особой кристаллической структуры обладает многими полезными свойствами. Именно благодаря такому покрытию вода даже при интенсивной работе системы остается чистой.

Внутри прибора находятся трубки, которые отвечают за подачу и забор воды. Вода, поступая снизу, распределяется по баку с помощью рассекателя струи по принципу несмешивания разных слоев жидкости. Нагретая вода идет вверх, где происходит ее забор . Во фланце, который является съемным, собраны следующие элементы:

• ТЭН — нагреватель, состоящий из нихромовой спирали;
• термостат по контролю за температурами;
• магниевый анод , уменьшающий коррозию.

Данные котлы чаще применяются в жизни

При покупке нужно учитывать, из чего состоит внутреннее покрытие резервуара: это должны быть нержавеющая сталь, титан и стеклофарфор. Гарантийный срок таких изделий будет 7-10 лет. Принцип работы водонагревателя связан с его типом. Имеется три типа таких агрегатов: накопительный, проточный и наливной. Особенность работы накопительного варианта состоит в постепенном нагревании воды до нужной температуры после установки программы. После нагревания прибор автоматически отключается, а после остывания — включается. Суть проточного водонагревателя заключается в запуске ТЭНов после открытия холодной воды.

Накопительные газовые бойлеры

По принципу работы и строению они напоминают электрические типы водонагревателей. Наружный металлический корпус, внутренний бак также имеет защитное покрытие, только в качестве источника энергии выступает газовая горелка. Такое оборудование предусматривает работу на сжиженном или магистральном газе, в том числе и на слабом потоке, не требует подключения к электрической сети.

Стоит отметить, что этот вид пользуется меньшей популярностью, чем его электрический конкурент. Это обусловлено большой ценой, большим габаритам и возможностью установки не во всех домах. Но, по утверждению специалистов, высокая цена такого оборудования окупится во время его эксплуатации, поскольку газ, как источник энергии, значительно экономнее электричества.

В зависимости от особенностей строения такое оборудование подразделяется на два вида:

• с закрытой камерой сгорания;
• с открытой камерой сгорания.

Так же как и электрические бойлеры, они могут быть:

• настенными — объемом от 10 до 100 литров (например, модели Ariston серии SGA);
• напольными — от 120 и более литров (как модели Ariston серии NHRE).

Газовая конструкция также предусматривает систему управления с выбором температурного режима, оснащена терморегулятором для поддержания необходимой температуры, показывает, сколько горячей воды осталось в резервуаре. Такое оборудование должно быть обязательно оснащено системой безопасности.

Бойлеры прямого нагрева

В таких системах передача тепловой энергии идет непосредственно на нагреваемую 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 нагревательный 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.

Как выбрать бойлер косвенного нагрева?

Главный параметр такого устройства – это его полезный объем. На числовое значение этого параметра влияет много факторов:

• количество жильцов дома, потребляющих горячую воду;
• привычки жильцов;
• режим их жизни и т.д.

Исходя из «таких параметров» тяжело определить точное значение объема. Поэтому, рассчитывая объем, принимают примерно 80 л на одного жильца. Линейка объема устройств такого типа довольно широка: от 200 до 1500л. Однако выбирать нагреватель со значительным запасом объема нерентабельно, так как увеличатся расходы на энергоносители. Да и само устройство «растет в цене» с ростом его объема.

Второй немаловажный параметр — расход теплоносителя через контур нагрева (данные из техпаспорта устройства). В процентном соотношении он не должен быть большим 40% от общего потока через отопительный котел.

Следует обратить также внимание на материал, из которого изготовлена емкость, и на качество его изготовления. Нагреватели с баком из «нержавейки» обладают наибольшим «долголетием» и ценой

Важным моментом может быть возможность демонтажа внутреннего теплообменника для его очистки.

Теплоизоляция должна быть пенополиуретана или из минеральной ваты.

Брэнд производителя нагревателя и виды материалов его производства наряду с перечисленными факторами играют значительную роль в формировании цены. Современный рынок теплотехники насыщен предложениями широчайшего спектра параметров.

Лучшие модели

Timberk SWH RS1 30 VH

Бюджетный водонагреватель объемом 30 л имеет компактные размеры, может быть установлен как вертикально, так и горизонтально. Емкости бака из нержавеющей стали хватит на принятие душа или мытье нескольких комплектов посуды.

Характеристики:

• объем — 30 л;
• мощность — 2000 Вт;
• габариты — 340х340х530 мм;
• индикация — сеть, режим нагрева.
• Цена — 7500 руб.

Преимущсства:

• не подвержен коррозии;
• имеет защиту от перегрева;
• надежный термостат.

Недостатки:

• сложный и дорогой ремонт бака в случае его протечки;
• та термометре отсутствует разметка в градусах.

Garanterm ES 30V Slim

Узкий (менее 40 см в ширину и глубину) корпус бойлера Garanterm ES 30V Slim существенно упрощает монтаж в стесненных условиях кухни или ванной комнаты. Модель принадлежит к бюджетному классу водонагревателей, снабжена эмалированным накопительным баком и механическими органами управления.

Характеристики:

• объем — 30 л;
• собственная масса — 13.5 кг;
• габаритные размеры — 365x503x375 мм;
• мощность — 1500 Вт;
• ТЭН — трубчатый.
• Примерная стоимость — 5300 руб.

Преимущества:

• доступный ценник;
• дешевые запасные части.

Недостатки:

• объем недостаточен для семьи более двух человек;
• нагрев до максимальной температуры требует более 1 часа.

Thermex Optima 80 Wi-Fi

Емкости бойлера Thermex Optima 80 Wi-Fi хватает для удовлетворения потребностей в горячей воде на семью в несколько человек. Управлять устройством можно со смартфона по каналу Wi-Fi.

Характеристики:

• объем — 80 л;
• мощность — 2000 Вт;
• ТЭН — трубчатый;
• габаритные размеры — 300х570х900 мм;
• масса — 32.52 кг;
• максимальное давление воды — 7.4 атм.
• Ориентировочная стоимость — 14400 руб.

Преимущества:

• удобное управление;
• вертикальный/горизонтальный монтаж;
• возможность подключения к «Умному Дому Яндекса».

Недостатки:

• термометр указывает температуру воды с шагом в 10 градусов;
• громкое срабатывание реле включения ТЭНа.

Ariston ANDRIS R 10

Компактные размеры электрического водонагревателя Ariston ANDRIS R 10 упрощают его монтаж под раковину в ванной комнате или мойку в кухне. Объема в 10 л достаточно для санитарно-гигиенических процедур, мойки небольшого количества посуды или кратковременного принятия душа.

Характеристики:

• объем — 10 л;
• габаритные размеры — 298х360х360 мм;
• мощность — 1200 Вт;
• защита бака от коррозии — эмаль.
• Примерная стоимость — 4700 руб.

Преимущества:

• существуют модификации как для нижнего, так и для верхнего подключения линии водоснабжения;
• возможность встраивания в мебель;
• комплектное УЗО.

Недостаток:

отсутствие термометра.

Zanussi ZWH/S 100 Lorica

Вместительности бака в 100 л горячей воды позволит использовать ее без существенных ограничений.

Членам семьи хватит и на мытье посуды, и на горячую ванну. Бойлер снабжен несложным механическим управлением, что удобно и надежно.

Потребляемая мощность устройства — 1500 Вт, габариты — 450x916x468 мм, время нагрева до максимальной температуры (75 С)- 319 мин.

Защита от коррозии — высокопрочная эмаль. Цена — 11900 руб.

Преимущества:

• простая и надежная конструкция;
• недорогие запасные части;
• защита от сухого включения;
• небольшая нагрузка на электрическую сеть.

Недостаток:

долгий нагрев.

Electrolux EWH 80 Gladius 2.0

Емкости бака данной модели (80 л) будет достаточно для обеспечения горячей водой семьи в 2-3 человека.

Потребляемая мощность — 2000 Вт, максимальная температура воды — 75 С (время нагрева полного объема — 154 мин).

Габариты — 555x890x350 мм.

Примерная стоимость — 16900 руб.

Преимущества:

• возможность вертикальной и горизонтальной установки;
• плоский корпус;
• защита от замерзания и перегрева.

Недостатки:

• мелкий дисплей;
• эмалевое покрытие бака.

Ariston BLU1 ECO ABS PW 50 V

Накопитель имеет стальной бак объемом 50 л, покрытый защитой из титана. Управление — электронное, с наглядным представлением информации. Габариты — 450x553x470 мм, мощность — 2500 Вт. Ориентировочная стоимость — 9300 руб.

Преимущества:

• долговечность;
• функция ускоренного нагрева;
• защита от включения без воды.

Недостатки:

не выявлены.

Как работает электрический бойлер для нагрева воды?

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

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

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

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

Температура воды не соответствует заданным параметрам

Значительное отклонение температуры воды от заданных параметров

Проблема возникает в двух случаях, когда вода из нагревателя либо слишком горячая (буквально кипяток) при минимальных значениях нагрева, либо холодная и нагрев не осуществляется вовсе. Также есть и промежуточная неисправность, когда выставлены максимальные значения нагревателя, а вода слегка теплая. Внимания заслуживают все проблемы, причин которых может быть достаточно много.

Итак, рассмотрим ситуацию, когда водонагреватель при максимальных значениях на реле выдает только теплую воду в кране, чему предшествуют такие возможные проблемы:

1. ТЭН покрылся накипью, расходует энергии на нагрев больше, при этом КПД на минимуме.
2. Есть проблемы в центральной плате, которые блокируют сигнал реле о нужной температуре.

Если же водонагреватель визуально включается и якобы работает, а на деле выдает только холодную воду, то причины могут быть аналогичны вышеизложенным. При превышении температурных показателей воды, проблема заключается в неисправности терморегулятора или термореле, которые отвечают за фиксацию заданных человеком параметров нагрева и поддержание этой температуры внутри водонагревателя.

Если проблема касается несоответствия температуры, нужно выполнить следующую последовательность действий:

1. Проверить ТЭН на наличие загрязнений и исправность работы: отключить бойлер от сети, дать воде остыть и слить ее по максимуму, после чего снять защитную крышку внизу, открыть клапан и аккуратно извлечь нагревательный элемент. С помощью мультиметра проверить работоспособность элемента, что фиксируется в диапазоне значений 0,68-0,37 Ом. При наличии обрыва показатели будут нестабильны и станут стремиться к бесконечности. Если есть накипь, то ее можно снять с помощью замачивая в специальном кислотном растворе, который можно купить в любом бытовом магазине. В качестве альтернативы подойдет яблочный уксус.
2. Достать термостат и оценить его работоспособность: отключить бойлер от сети, слить воду, снять со стены. Найти термостат (можно посмотреть в инструкции как он выглядит и где располагается для конкретной модели) и нажать предохранительную кнопку до упора. Далее металлическую трубочку нужно слегка подогреть с помощью зажигалки. Если термостат рабочий, то при нагревании он среагирует и вернет кнопку в исходное положение. Если этого не произошло, то следует провести полный демонтаж и замену элемента на новый.

Аналогично следует пройтись мультиметром по всем доступным контактам, так как есть вероятность обрыва, что и провоцирует отсутствие исправной работы.

Мнение эксперта
Гребнев Вадим Савельевич
Монтажник отопительных систем

Перед тем как сливать воду, нужно дать ей остыть. Если нет времени ждать, то подойдет следующая хитрость: кран горячей воды открыть на максимум, бойлер отключить от сети. Примерно через 5-7 минут вода в резервуаре станет слегка теплой, что облегчит процесс ее спуска.

Принцип работы

Газовый бойлер функционирует благодаря горелке, которая находится внутри металлического корпуса и нагревает поступающую через теплообменник воду. За безопасность этого процесса отвечает автоматика, заставляющая срабатывать клапан во время открывания крана с водой и выталкивающая газ в горелку. Там вещество загорается либо автоматически, либо от нажатия специальной кнопки. Продукты сгорания газа выводятся по дымоходу.

Газовый котёл может работать по одно- или двухконтурной схеме

Водонагреватель, работающий от электрической сети, выполняет свою задачу иным образом. Бак заполняется холодной водой снизу и она распределяется внутри корпуса посредством рассекателя струи. Приспособление способствует вытеснению горячей воды наверх и её выведению по трубке.

Горячая вода подводится к ванне и раковинам

Замена платы регулятора температуры

В Таганроге поиск такой платы к успеху не привёл, а интернет показал, что цена её – более 7 тыс.руб., при этом доставка под заказ через неделю. Зима была на носу, и надо было действовать.

Было решено сделать ремонт водонагревателя Термекс, применив другой терморегулятор, поскольку это основная функция нагревателя.

Плату (панель) управления было решено оставить, но только потому, что она закрывает дыру в баке). А плату силовую тоже пришлось убрать, поскольку она без контроллера бесполезна.

Я установил регулятор температуры от теплого пола Russian Heat RTC 70.26, который у меня валялся несколько лет без дела. Хоть он и предназначен для другого случая, но электронам всё равно, что нагревать – воду или пол.

Терморегулятор для пола в качестве регулятора температуры воды.

Небольшой минус – регулятор для теплого пола может выдавать температуру примерно до 45 градусов, а для комфортного пользования накопительным нагревателем нужна температура до 70, чтобы воду можно было разбавлять. Решил я это просто – термодатчик вставил на место не так глубоко, как стоял родной, а только на 3/4 корпуса, и зафиксировал. При натурных испытаниях выяснилось, что благодаря этому реальная температура воды в баке примерно на 20 °С выше, чем установлена по шкале регулятора.

Такое расположение датчика приводит к тому, что регулятор обладает большей инерционностью, т.е. более широкой петлёй гистерезиса и широким разбросом температур при регулировке. То есть долго думает, зато реже щёлкает. Но разброс температур в данном случае зависит в основном не от способа установки датчика, а от того, как интенсивно сливают воду из бака.

Про терморегулятор и теплый пол статьи ещё будут, а пока – как я установил и подключил этот регулятор в данном случае.

Установка терморегулятора для накопительного нагревателя Термекс.

На терморегуляторе напечатана подробная схема подключения, поэтому проблем при монтаже не возникло. Поставил регулятор на внешнюю коробку, кабель-канал уже был.

Датчик я поставил тот, который к тёплому полу. В результате, вот что получилось:

Ремонт накопительного настенного нагревателя Thermex – замена регулятора температуры

Шлейф, который шёл к панели управления, остался не у дел.

Исходная (родная) плата включала секции ТЭНа раздельно. В данном случае у регулятора Russian Heat одно реле, поэтому я подключил обе части ТЭНа параллельно.

Стоимость ремонта в данном случае сократилась примерно в 3 раза, а сроки – в 10 раз.