Водонагреватели: особенности конструкции и принцип работы

Особенности любого вида водонагревателей подразумевают свои преимущества и недостатки, а так же требования по эксплуатации и уходу. Безусловно, каждая модель имеет свои дополнительные функции, параметры и показатели. В данной статье мы предлагаем Вам обобщенный, то есть базовый принцип работы и устройства аппаратов для нагрева воды.

Конструкция проточного водонагревателя

Электрические и газовые проточные водонагреватели имеют ряд общих технических характеристик, основанных на схожем принципе работы.

Вода в данных агрегатах не задерживается, а прямиком из водопровода попадает в водозаборную точку (душ либо кран), заблаговременно нагревшись в процессе движения через нагревательный элемент. Им является ТЭН - в том случае, если это электрические водонагреватели. Либо теплообменник - если это газовые модели. Основной момент - производительность и мощность агрегатов. Какое количество воды может изготавливать аппарат в единицу времени и, соответственно, температура воды зависят от данных показателей.

Проточные водонагреватели могут быть самой разнообразной конфигурации. По схеме строения проточный агрегат конструктивно укомплектован следующими элементами: корпус, клеммные зажимы, клеммная колодка, отверстие для шнура, система защиты (термо выключатель), печатная плата, система управления, нагревательный элемент (ТЭН либо газовая горелка), трансформатор, трубка выхода горячей воды и трубка подачи холодной воды.

Принцип работы проточных водонагревателей может осуществляться двумя способами: напорным либо безнапорным, и, соответственно, они делятся на два типа - однофазные и трехфазные. Напорные или же трехфазные аппараты способны обслуживать как одну, так и сразу несколько водозаборных точек. Их принцип работы основан на  давлении при входе в устройство и внутри него. А безнапорные или же однофазные аппараты, как правило, имеют дело только с одной водозаборной точкой, они функционируют при давлении только на входе в водонагреватель.

Нагревательный элемент

Нагревательным элементом в электрических проточных водонагревателях является - ТЭН либо термоэлектронагреватель, который в свою очередь, может быть «мокрого» или «сухого» типа. ТЭН «мокрого» типа предполагает его прямой контакт с водой, что, с одной стороны, производит максимально эффективный нагрев воды и позволяет существенно экономить электричество, а с другой - увеличивает риск поражения электрическим током в случае неполадок. Тогда как ТЭН «сухого» типа предполагает присутствие воздушного пространства между нагревательным элементом и водой, ТЭН в таких устройствах заключен в металлическую колбу. Приверженцы «мокрого» типа считают, что такой вариант неэффективен, ведь воздух принято считать теплоизолятором. Но, эксперты, разрабатывающие «сухой» способ, говорят о высоком качестве работы, благодаря новым спецтехнологиям и прогрессивным конструкциям инструментов.

Горелка

Если заводить разговор о газовых проточных водонагревателях, то в данном случае нагревательным элементом выступает газовая горелка. Зажигать газ вы можете по-разному, в зависимости от модели агрегата, однако, по состоянию на сегодняшний день наиболее популярными считаются колонки с автоматическим либо электронным розжигом, правда не ушли в прошлое и модели с «кнопкой» или же пьезой для зажигания газа. С электророзжигом пламя в автоматическом режиме генерируется при включении воды и затухает при выключении. Такие устройства способны самостоятельно возобновлять работу при перебоях в электроснабжении. Единственным недочетом может служить то, что часто придется менять батарейки.

В газовом проточном аппарате температура воды зависит от ее объема, а так же мощности работы инструмента. Мощность Вы можете регулировать самостоятельно, однако, в том случае, если Вы увеличите напор воды или же включите где то еще один кран, температура воды стремительно упадет. Разработки не стоят на месте, и уже модели газовых проточных водонагревателей с модуляционной горелкой способны самостоятельно регулировать мощность, дабы не возникало значительных перепадов.

Теплообменник

Вода, нагреваясь, проходит через теплообменник, качество изотовления которого - является очень важным для газовой колонки. Стальной теплообменник позволит Вам значительно сэкономить при покупке, однако гораздо сократит срок полезной эксплуатации. Самым лучшим вариантом по праву можно считать - медный теплообменник, который увеличивает не только время службы, но и уровень КПД аппарата.

А что же происходит с продуктами сгорания, ведь мы имеем дело с газом, а не электричеством? Существует два типа водонагревателей: с открытыми и закрытыми камерами сгорания. Открытая камера сгорания предполагает собой выход отходов на улицу через дымоход, а закрытая  - принудительный отвод продуктов в особое устройство (коаксиальный дымоход). Важным является то, что такой агрегат очень чувствительно реагирует на резкие перепады давления воды.

Регулятивные и защитные элементы

Регулировать температуру и осуществлять непрерывный контроль работы водонагревателя - это функция термостата. Именно он охраняет агрегат от перегрева и неожиданных поломок. Система регулировки происходит следующим образом: Вы самостоятельно устанавливаете необходимую Вам температуру с помощью терморегулятора, а термостат в автоматическом режиме ее поддерживает до тех пор, пока Вам вновь не захочется ее изменить. В том случае, если уровень воды падает менее чем на 3-5%, термостат отключает устройство, а точнее, прекращает работу ТЭНа.

Весьма важным элементом, как в электрических, так и в газовых водонагревателях является магниевый анод. Он защищает фактически все элементы от коррозии. Не будь его, аппараты служили бы не больше 6 месяцев, именно через такое время следует периодически менять анод.

Следует отметить, что для защиты устройства немаловажную роль играет и внутреннее покрытие бака.  Оно может быть из стеклофарфора, эмали, высокотемпературной керамики, пенополиуретана либо иного материала. Необходимой также является теплоизоляция бака, чем она выше и добротнее, тем меньше тепловых потерь и затрат энергии для нагрева воды. Особо важную роль теплоизоляция играет, безусловно, в накопительных водонагревателях.

Конструкция накопительного водонагревателя

Схема накопительного водонагревателя выглядит приблизительно следующим образом: корпус; бак, защищенный особым покрытием; магниевый анод; термоизоляция; камера сгорания, открытого либо закрытого типа, или электрический ТЭН; термостат; у газовых аппаратов вытяжной колпак, газовая горелка; блок управления; система защиты; температурный датчик; предохранительный клапан; электрический кабель (для электрических моделей); лампа-индикатор.

Принцип работы накопительных водонагревателей основан на том, что холодная и подогретая вода имеют различную плотность. Так в агрегате она расположена слоями, внизу - холодная (она имеет большую плотность), вверху - горячая. Холодная вода попадает и, не смешиваясь с горячей, выталкивает ее к водозаборной точке. Именно благодаря этому Вы получаете непрерывный поток стабильно горячей воды, без каких-нибудь сбоев в работе и лишних расходов. Нагрев воды осуществляется при помощи ТЭНа или газовой горелки, в зависимости от типа агрегата. Накопительные модели обеспечат стабильно горячую воду сразу из нескольких водозаборных точек.

Бак

Резервуар с водой в электрических моделях может достигать от 10 до 100 и даже больше литров, соответственно, и время нагрева будет варьироваться, исходя из габаритов и мощности агрегата. Внутри бак должен быть покрыт высококачественными экологически чистыми материалами, ведь качество воды, ее температура, а так же срок годности прибора  зависит именно от них.

Термоизоляция

При заборе горячей воды, холодная поступает в накопительный водонагреватель автоматически, и нагревается до заданной температуры. В газовых моделях тепло передается через камеру сгорания, а продукты горения выходят через особые трубы внутри бака за счет обычной либо принудительной тяги, в зависимости от того, открытая это или же закрытая камера сгорания.  Отключенный агрегат еще длительное время хранит горячую воду благодаря теплоизоляции, благодаря ней же обеспечивается и великолепное качество воды. В таких аппаратах маловероятно образование накипи.

Это качество весьма важно именно для накопительных моделей, потому что их основные функции  - нагрев и хранение воды. Чем выше термоизоляция - тем экономнее применение устройства и тем гораздо лучше само качество воды.

Анод

И, конечно же, никуда не обойтись без анода, который передает поток электродов к тому месту, где уже есть либо только ещё намечается повреждение в защитном покрытии. От качества магниевого анода зависит и продолжительность службы водонагревателя. Соответственно, в том случае, если Вы не поскупитесь купить дорогой и высококачественный агрегат, Вам не придется в скором времени менять в нем анод.

Как правило, накопительные водонагреватели имеют даже больше функций, чем проточные (например, антибактериальной чистки воды, ускоренного нагрева воды и т.д.).

Система защиты

Автоматическая система защиты надежно предохраняет агрегат от замерзания или перегрева. Стоит отметить, что система защиты в накопительных водонагревателях включает в себя систему клапанов, которая изредка носит наименование «группа безопасности». Предохранительный либо редукционный клапан пропускает воду только в одном направлении и контролирует давление воды внутри бака.

Особенность данной группы состоит в том, что она не всегда входит в стандартную комплектацию водонагревателя, поэтому приобрести её нужно будет отдельно. Редуктор давления призван возместить перепады давления воды в системе водопровода. В том случае, если он не входит в комплект, его стоит купить дополнительно, но, установка его довольно сложна и требует вмешательства квалифицированных специалистов.

Система управления

Существуют водонагреватели с гидравлической и электронной системой управления. Разница между ними состоит в том, что гидравлическое управление зависит от давления воды на выходе: чем оно выше, тем ниже температура воды. А электронное управление осуществляет микропроцессор, встроенный в агрегат. Это на практике весьма удобно, потому что независимо от напора Вы будете получать воду нужной температуры.

Конструкция бойлера косвенного нагрева

Собственно говоря, почему нагрев называется именно косвенным? Отвечаем. В бойлере вода нагревается не исключительно от нагревательного элемента, а через промежуточный теплоноситель - антифриз либо ту же простую воду. То есть от системы отопления или же отопительного котла она идет через змеевик (теплоноситель) и нагревает воду непосредственно в самом бойлере.

Устройство бойлера содержит в себе все те же компоненты, что и обыкновенные водонагреватели: стальной эмалированный бак, корпус, трубка для отвода теплой воды, сборник датчика температуры, циркуляция, трубчатый теплообменник, подача холодной воды, магниевый анод, отверстие для дополнительного нагревательного элемента, термометр, отверстие для нагревательного элемента, отверстие для чистки и поверок.

Специфичным будет только: змеевик (трубчатый теплообменник).

Это греющий элемент в стальном патроне, через который проходит вода либо антифриз. Он подключается к системе или котлу отопления через отдельный контур с насосом.

Время нагрева воды напрямую зависит от мощности и площади поверхности змеевика.

Он может быть «двойным», такой теплообменник имеет меньшую высоту свивания и обеспечивает более сильный и концентрированный нагрев. А так же возможен «змеевик в змеевике», который находится глубоко в бойлере для равномерного и продуктивного нагрева воды. Покрыт он особой эмалью, соответствующей всем уставновленным гигиеническим нормам и правилам.

Диффузор

На входе холодной воды он разделяет ее с горячей, для того чтобы не снижать температуру. К тому же он регулирует направление потока.

Циркуляционный насос

Обеспечивает нужный проток через змеевик и поддерживает строго заданный уровень температуры воды. Бак бойлера может быть объемом как 60, так и 200 литров, настенного либо напольного типа. Диапазон мощности может находиться в диапазоне от 10 до 45 кВт.