Принципы работы и как устроены водонагреватели различных типов

Оценка косвенных водонагревателей

В современном мире очень трудно обойтись без горячей воды, поэтому большинство людей использует бойлеры. В магазинах можно встретить разные типы водонагревательных устройств.

Они бывают следующих видов:

• электрические бойлеры;
• бойлеры косвенные водонагреватели;
• газовые бойлеры;
• те, что нагреваются с помощью солнечного тепла.

В этом видео вы узнаете, как сделать бойлер своими руками:

Для обогрева воды в косвенном водонагревателе не потребуется применять газ, электроэнергию или твёрдое горючее. В основе изготовления водонагревателя, сделанного собственноручно, — применение термической энергии, которая производится сторонними источниками. Из-за переходных теплоносителей необходимо транспортирование теплоты. В качестве таких веществ можно взять антифриз или воду. Применяя же бойлер, можно сберечь много энергоресурсов.

К сожалению, водопроводный нагреватель имеет значительный минус: отсутствие возможности его использовать в конце сезона отопления. Использование котла в самые жаркие периоды года только лишь для получения горячей воды считается экономически нерентабельным действием. В этом случае рационально изготовить собственными руками комбинированный водонагреватель, который, помимо теплообменника, будет снабжён ещё и мощнейшим нагревательным компонентом.

Требования к бойлерной

Бойлерная в частном доме должна обеспечить требования пожарной безопасности, удобства эксплуатации, ремонта, соответствовать техническим параметрам оборудования. Кроме того, надо вместить довольно большое количество оборудования — сам бойлер, аппаратуру управления и контроля, насосы и т.д. Все эти устройства должны устанавливаться в соответствии с техническими требованиями.

Размер бойлерной в частном доме должен быть не меньше 6 м2, а объем — не менее 15 м3, при высоте потолка 2,5 м. Эти требования установлены пожарной инспекцией и обязательны к соблюдению. Кроме того, такое помещение наиболее удобно для обслуживания или ремонта оборудования.

Принцип работы бойлера косвенного нагрева

Этот вариант идеально подходит для многоквартирного дома, но использовать его можно без лишних затрат только в период отопительного сезона. Для периода, когда центральное отопление отключено, в нем можно предусмотреть электрический ТЭН. В этом случае придется больше заплатить за электроэнергию, но включать нагрев можно по мере необходимости.

Принципиальная схема работы водонагревателя косвенного нагрева

Такую же систему можно устроить и в частном доме, если в нем установлено автономное отопление от котла.

Конструкция и материалы

Бойлер этого вида состоит из емкости, которая может иметь любой объем. Ее лучше изготовить из нержавеющего материала, так он прослужит более долгий срок, и подогретая вода будет всегда чистой. Для емкости бойлера обычно используют бочку, новый газовый баллон или же делают бак на заказ.

• В середине емкости устанавливается труба, скрученная в виде змеевика, по ней и будет циркулировать теплоноситель. В качестве трубы хорошо использовать медь или латунь – металлы с хорошей теплоотдачей. Впрочем, как вариант, возможно, выбрать для этой цели и металлопластиковую трубу маленького диаметра.
• Чтобы изготовить аккуратный змеевик, длинную трубку (порядка 15 метров) накручивают на другую трубу большего диаметра, на деревянное ровное бревно или на другой подходящий цилиндрический предмет.

Навивка змеевика

• Количество витков на змеевике зависит от формы и высоты емкости, но чем длиннее труба, закрученная в змеевик, тем быстрее можно будет получить подогретую воду.
• Концы трубы выводятся из бака в разных местах. Сверху емкости располагают патрубок, в который будет попадать теплоноситель из системы отопления. Пройдя через змеевик, он возвратиться в отопительный контур через другой патрубок, расположенный в нижней части бака.
• В баке устраивается два отверстия: для заполнения его холодной водой и для забора подогретой. Первое устраивается снизу бака, а второе сверху, откуда горячая вода разводится в нужные точки: душ или кухонный кран.

Схема-чертеж подключения бойлера косвенного нагрева

На схемах хорошо можно рассмотреть подключение и циркуляцию воды и теплоносителя системы отопления.

Другим вариантом может стать бойлер того же типа, но без змеевика. Для него понадобится две емкости — большого и компактного размера. Маленькая емкость устанавливается в середине большого бака, она и будет исполнять роль теплообменника. Теплоноситель не будет циркулировать по трубкам – он проходит через внутреннюю компактную емкость. Принципы работы и проведения труб для циркуляции подогреваемой воды идентичны первому варианту.

Нужно сказать, что принцип устройства такого прибора достаточно прост, поэтому, опираясь на него, можно изобрести и свою конструкцию водонагреватель косвенного типа.

При желании можно оснастить бойлер ТЭНом

В данных вариантах бойлера возможно также использование электрического ТЭНа, который встраивается в емкость снизу. Поэтому лучше, если бойлер будет подвешен на стену с помощью кронштейнов. Также можно установить корпус на высокие ножки, которые несложно сделать из уголка или арматуры. ТЭН, по сути, является тем же кипятильником, только нужно правильно подобрать его мощность — она будет зависеть от объема бойлера.Этот нагревательный элемент можно приобрести в специализированном магазине.

Схема бойлера косвенного нагрева с ТЭНом

Основные монтажные работы

1. Крепление водонагревателя к стене – первым делом необходимо произвести разметку на стене, дабы знать где сверлить и устанавливать крепления для бойлера. Рекомендуется во время разметки применять уровень, ведь все крепежные элементы должны находиться на одном уровне, так как перекос агрегата может повлиять как на его работоспособность, так и на сам держатель, в обоих случаях элементы могут быстро прийти в негодность.

Не стоит особо зацикливаться на декорации стен, так как при аккуратном монтировании все можно сделать гладко, на крайний случай бойлер скроет за собой все ваши неаккуратности при установке.

1. Электромонтажные работы – после надежного закрепления бойлера на стене, следует произвести его подключение к электросети и обеспечить его защищенность от коротких замыканий и скачкой напряжения. Существует два варианта подключения:

подключение к розетке – бойлеры, подключаемые к розетке не должны быть мощнее 3.5 кВт. В данных случаях необходимо будет провести розетку к устройству, или же проложить кабель к ближайшей розетке. Для данного случая, сечение кабеля должно быть, как минимум, 3 мм. кв.;
прямое подсоединение к электрощиту – применяется для мощных устройств более 3.5 кВт. Так как розетку, в таких случаях, применять нет возможности, она попросту не выдержит такой мощности бойлера. Поэтому берется кабель большего сечения, и его проводят напрямую к электрощиту, дабы обеспечить достаточную мощность, не боясь перегрузки

Важно знать, что бойлеры мощностью от 3.5 до 4 кВт необходимо подключать к однофазной сети. Однако если вышеуказанное значение превышается, тогда устройство подсоединяется к трехфазной сети, под напряжение 380В.

Выбор подключения, как уже говорилось выше, зависит от мощности устройства. После того, как вы уже определились как подключить бойлер к электричеству, следует предпринять защитные меры для обеспечения надежности работоспособности устройства.

1. Монтаж системы защиты – так как водонагреватель непосредственно работает с водой, его следует подключать к сети через защиту, дабы обезопасить себя, и ближайшие устройства. Первым делом Вы должны установить УЗО на бойлер, а также осуществить подсоединение автоматических выключателей на данную линию электросети, ведущей к устройству.

В случае питания устройства от розетки, защитное оборудование необходимо устанавливать на щитке распределения. Подключённые агрегаты через сеть 220В, должны проходить через двухполюсные автоматические выключатели. Когда подключение осуществлено напрямую, все вышеуказанные элементы должны находиться как можно ближе к агрегату, чтобы облегчить обслуживание всего оборудования. Однако, при этом, необходимо также защитить и сами УЗО с автоматическим выключателем, так как они будут работать во влажной среде, так и для общей безопасности, изолировав их от окружающей среды специальными герметичными коробами.

1. После того, как вы закончили со всем, стоит еще раз проверить целостность проводов и исправность защитной аппаратуры. Только после тщательной проверки можно приступать к первому запуску бойлера. Первым делом необходимо открыть вентили на контурах труб (как холодной воды, так и горячей), и тогда начинаем включать устройство. После чего в него начнет поступать вода, и когда там наберется необходимый объем жидкости, бойлер начнет ее нагревать, после чего Вы сможете воспользоваться горячей водой через краны.

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.

Подключение бойлера

Как было сказано выше, бойлер косвенного подогрева включает в своей конструкции несколько каналов для обеспечения подачи и отвода теплоносителя и воды, предназначенной для нагрева. Подключаться приобретённое оборудование должно следующим образом:

К водоснабжению

Для этого к месту установки бойлера прокладываются трубопроводы, через которые к прибору будет подаваться холодная вода и отводиться горячая. Если дислокация нагревательного бака позволяет спрятать его и все подводимые коммуникации, то самым простым решением будет использовать для монтажа гибкие шланги. Они имеют в своей структуре всю необходимую арматуру.

При невозможности скрыть каналы подачи и отвода воды, стоит выбрать один из вариантов их сокрытия:

• монтажа в штробы с последующей заделкой последних;
• установки в искусственные каналы – пластиковые или гипсокартонные.

В местах подключение труд для снабжения бойлера водой необходимо установить краны для возможности прекращать подачу или отвод воды.

К газовому котлу

Бойлер косвенного нагрева должен быть установлен максимально близко к основному котлу. Это обеспечит более эффективную эксплуатацию оборудования. Если установка производится в домах с центральным теплоснабжением, то монтаж надо выполнять в месте, где в помещение заходит труба, подающая теплоноситель.

При подключении к любой отопительной системе рекомендуется установка байпаса с дополнительной запорной арматурой. Это поможет отключать прибор при необходимости его использования или при ремонте.

Дополнительно на обратку может быть установлен циркулярный насос. Он обеспечит быстрое прохождение теплоносителя через теплообменник. Это ускорит нагрев воды в бойлере.

4 Особенности конструкций

Принципиальная схема бойлера довольно проста. В зависимости от источника нагрева и дополнительных функций в составе устройства могут присутствовать те или иные элементы. Однако любая модель имеет три основные составляющие:

1. 1. Емкость для воды. Может быть изготовлена из различных материалов. Наиболее распространены баки из нержавеющей стали. Антикоррозионные свойства и высокая прочность позволяют обеспечить длительный срок службы. Пластиковые емкости менее долговечны, но хорошо переносят деформации, которые могут возникать вследствие замерзания жидкости в неотапливаемом помещении в зимний период.
2. 2. Устройство нагрева. Определяется типом используемого топлива. Газовые нагреватели снабжены горелкой особой конструкции. На схеме газового бойлера в разрезе видно, что через емкость с водой проходит канал для отвода продуктов сгорания, который обеспечивает дополнительный подогрев жидкости. Электрические модели снабжены трубчатым электронагревателем, питающимся от электрической сети. В устройствах косвенного нагрева через бак проходит теплообменник в виде змеевика, по которому циркулирует теплоноситель.
3. 3. Трубы для подключения подачи холодной воды и водозабора. Обычно бойлер снабжается водой от водопровода. К трубам водозабора бойлера и холодного водоснабжения подключается смеситель, в котором температура жидкости доводится до комфортного уровня.

Правила эксплуатации

От правильной эксплуатации зависит нагрев. Источник фото: tekras.ru

Для увеличения срока эксплуатации водонагревателя необходимо придерживаться некоторых правил:

1. При монтаже использовать элементы обвязки, рекомендуемые производителем. В зависимости от типа водонагревателя в обвязку могут входить различные элементы.
2. Не использовать устройство накопительного типа без предохранительного клапана. Этот элемент обвязки снижает степень давления на стенки бака при нагреве. Предохранительный клапан устанавливается непосредственно на входной патрубок.
3. Не включать устройство накопительного типа в электрическую сеть при пустом баке. Включение водонагревателя без воды может привести к выходу из строя ТЭНа.
4. Подключать устройство к электрической сети согласно схеме, находящейся в руководстве по эксплуатации.
5. 1 раз в 1 – 3 года чистить накопитель от накипи. При необходимости осуществляется замена магниевого анода.
6. Установить фильтр для дополнительной чистки воды на входе.
7. Устройства проточного типа устанавливать в местах, максимально близко расположенных к точке забора воды.

Бойлер косвенного нагрева позволяет получить горячее водоснабжение, используя систему отопления. Возможность подключения дополнительных источников тепла в некоторых моделях позволяет нагревать содержимое бака за минимальный промежуток времени, а наличие ТЭНа дает возможность поддерживать температуру в заданных пределах.

№3. Внутреннее покрытие бойлера

Внутренняя поверхность бака накопительного бойлера постоянно взаимодействует с водой, поэтому должна быть максимально устойчива к коррозии. На сегодняшний день в продаже представлены водонагреватели, в которых внутренняя поверхность бака выполнена из таких материалов:

• нержавеющая сталь;
• эмалевое покрытие;
• стеклокерамика;
• титановое напыление;
• пластиковое покрытие.

Бойлеры, в которых бак имеет пластиковое внутреннее покрытие, стоят дешевле всех, но и надежность их сомнительна. Лучше всего показали себя баки из нержавеющей стали. Производители дают на них гарантию 10 лет, а некоторые дополнительно проводят пассивацию, увеличивая гарантийный срок до 12 лет. С точки зрения долговечности и надежности такие баки предпочтительны, но и стоят они недешево. Самые дорогие бойлеры получают титановое покрытие, которое позволяет продлить срок службы еще на несколько лет.

Баки с эмалевым покрытием не сильно уступают аналогу из нержавейки. Благодаря добавлению специальных присадок в состав эмали она получает те же коэффициенты расширения, что и сталь, из которой произведен сам бак, поэтому при нагреве такое покрытие не будет трескаться. Эмалевое покрытие совершенствуется день ото дня. Сегодня можно найти водонагреватели, в которых эмаль получает напыление с ионами серебра. За счет этого повышаются антибактериальные и антикоррозионные свойства.

Некоторые специалисты отмечают, что пластик, эмаль и стеклокерамика могут получать механические повреждения от перепада температур и при взаимодействии с твердыми частичками, встречающимися в водопроводной воде. Все же, эмалевое и стеклокерамическое покрытие – не самый плохой вариант для бойлера, хоть и несравнимый с нержавейкой.

С другой стороны, каким бы прочным ни было внутреннее покрытие бака, все равно слабые места во всех случаях одни и те же. Это сварочные швы, которые первыми начинают ржаветь. Чтобы предотвратить коррозию бака и «мокрого» ТЭНа в конструкции всех современных бойлеров предусматривают анодную защиту. Для этого используют магниевый, титановый или алюминиевый анод, в роли катода выступает бак. Анод можно назвать расходным материалом. Его лучше менять раз в несколько лет, параллельно проводя очистку ТЭНа и промывку бака.

Помните, что качественный бойлер, изготовленный по всем правилам, не может стоить дешево. Отсутствие гарантии или очень короткий ее срок также должно сказать о том, что производитель, мягко говоря, не уверен в качество своей продукции и хочет поскорее снять с себя ответственность за нее.

Советы по выбору оборудования

Проточные нагреватели целесообразно устанавливать для нужд больших семейств, где требуется большое количество горячей воды

При этом следует обратить внимание на тип проводов и состояние проводки, которая должна выдерживать большие нагрузки

Специалисты рекомендуют ставить такие приборы в домах, оборудованных электрическими плитами, в противном случае понадобится прокладка дополнительного кабеля.

Агрегаты проточного типа часто укомплектовываются согласно предполагаемому применению: приборы для кухни снабжены сливом, через который вода подаются в мойку, а душевой комплект оснащен шлангом с насадкой. Больше рекомендаций по выбору проточной модели водогрея на душ рекомендуем посмотреть здесь.

При покупке накопительного электрического водогрея следует правильно рассчитать нужды семьи в горячей воде. Стоит иметь в виду, что для принятия душа требуется 30 литров, а ванны – 150 литров жидкости.

К этому нужно добавить расход воды для кухонной мойки, в среднем составляющий 20 литров. Таким образом, для семьи из трех человек требуется агрегат емкостью не менее 80 л воды.

Если же реальные нужды семьи небольшие, вряд ли стоит покупать мощный прибор, потребляющий большое количество электроэнергии. Если же такой агрегат был все же куплен по ошибке, возможно частично компенсировать затраты, теплоизолировав бачок, что поможет сохранять тепло на протяжении некоторого времени.

Для дачи, где водонагреватели обычно используются лишь для душа или умывания, возможно ограничиться небольшим агрегатом, предусматривающим нагрев 15-30 литров воды

Важно также учитывать существующие в электросети лимиты на электрическую мощность. Как правило, для раздельного водопотребления на кухне и в ванной достаточно аппарата мощностью 12 кВт

Для однофазных электросетей предназначены водогреи мощностью 1-4,5 кВт, а для трехфазной – 6 и более киловатт.

При жесткой воде лучше использовать «сухой» ТЭН, который лучше защищен он выпадения накипи. Уменьшению выпадения осадков способствует использование в системе фильтрованной воды, для чего устанавливается дополнительный фильтр.

Особенности монтажа

Решая, как установить и подсоединить к водопроводу водонагревательный бойлер, учитывают следующие рекомендации:

• По правилам установки водонагревателей, трубы горячей воды должны поступать к сантехническим приборам в тепловой изоляции с толщиной оболочки не менее 20 мм, коэффициент ее теплопроводности не должен превышать показатель в 0,035 Вт/м2. Выполнение данного условия снижает теплопотери в магистрали, экономит электроэнергию и соответственно финансовые средства потребителя.
• Так же желательно присутствие изоляции и на металлических трубах из стали, нержавейки или меди в линии холодного водоснабжения (ХВС). Основное назначение теплоизоляции на трубопроводе подачи холодной воды – препятствие образованию конденсата, вызывающего появление плесени и грибка, коррозии.

Рис. 14 Бойлер косвенного нагрева в индивидуальном доме

• Распространенная неисправность многих бойлеров – утечка воды через боковой штуцер предохранительного спускного клапана, вызванная высоким давлением в водопроводной магистрали (встречается на первых этажах многоквартирных высотных домов). Обычно воду отводят в канализацию при помощи гибкой подводки, закрепленной на боковом штуцере, что не всегда удобно. Один из вариантов избежать монтажа мешающего шланга – установка на бройлер расширительного бака, компенсирующего перепады давления.
• Как правило, расширительный бак ставят на бойлеры косвенного нагрева или резервуары значительной емкости с большим количеством воды, где небольшие температурные колебания вызывают существенное перепады давления.
• При монтаже бойлеров следует подбирать кабель электропитания с термостойкой изоляцией, в электрической цепи обязательно наличие заземляющего контура. Система электропитания водонагревателя должна иметь устройство защитного отключения УЗО.
• При эксплуатации мощных бойлеров энергопотреблением свыше 5 кВт, их запитывают трехжильным медным проводом большого сечения (2 – 2,5 мм2) от щитка, проводя отдельную электрическую линию, наиболее часто используемые марки электрокабеля – ВВГ 3х2,5-380, ППВ 3х2,5-380.
• Для увеличения срока службы ТЭНов водонагревателей в системе водоснабжения устанавливают магнитный фильтр, препятствующий отложению солей металлов на поверхности нагревательного элемента.

Рис. 15 Подключение типового бойлера к электрической сети

2 Преимущества и недостатки бойлеров

Именно накопительные водонагреватели используют при отсутствии централизованной системы подачи горячей воды. Пользоваться ими настолько удобно, что нередко их устанавливают даже для кратковременной эксплуатации в периоды отключения горячего водоснабжения. Этому способствует значительное количество преимуществ:

• Возможность нагрева больших объемов воды.
• Способность обеспечивать водой несколько точек водозабора. Один бойлер можно использовать для снабжения нескольких ванных комнат и умывальников. Это свойство чрезвычайно полезно для загородных домов.
• Функционирование устройства не зависит от напора воды. Это главная особенность накопительных водонагревателей. В проточных моделях температура нагрева регулируется именно изменением скорости прохождения воды через нагреватель.
• Возможность нагрева жидкости до высоких температур. При необходимости на выходе устройства можно получить температуру до 85 градусов.
• Качественная теплоизоляция бака дает возможность в течение длительного времени сохранять температуру. Такое свойство позволяет добиться существенной экономии и делает эксплуатацию водонагревателя более удобной.

Разумеется, как и любые другие устройства, бойлеры для нагрева воды имеют свои недостатки. Однако к особенностям эксплуатации таких приборов легко привыкнуть. Среди минусов можно выделить следующие:

• Первоначальный нагрев полностью заполненного бака занимает длительное время.
• При небольшом расходе воды постоянное поддержание требуемой температуры сопряжено с дополнительными затратами энергии на нагрев.
• Размещение емкости требует наличия достаточного свободного пространства. Если площадь ограничена, придется отдать предпочтение компактной модели.
• Высокая стоимость. Устройства проточного нагрева стоят значительно дешевле, но не подходят для постоянного использования.
• При длительном отсутствии забора качество воды может снижаться. При перерывах в эксплуатации рекомендуется сливать жидкость из бака.