Устройство, типы конструкций и принцип действия бойлеров

Централизованное горячее водоснабжение в России требует обязательных ежегодных профилактических работ. Единственный способ сохранить горячую воду в период отключения — установка водонагревателя. Многие квартиры и загородные дома не обеспечены подачей горячей воды.

Для их владельцев наличие устройства для нагрева воды является обязательным. Информация о типах нагревателей и разновидностях устройства бойлеров поможет выбрать оптимальную модель.

Разновидности водонагревателей

Все устройства нагрева воды можно разделить на две группы: проточные и накопительные. Проточные разновидности позволяют только временно решить проблему горячего водоснабжения. Использование их сопряжено с сокращением потребления воды.

Принцип действия основан на скоростном нагреве жидкости, проходящей через нагревательный элемент. С помощью таких моделей не удастся нагреть воду выше шестидесяти градусов. Потребление электроэнергии чрезвычайно высокое.

Накопительные водонагреватели не имеют подобных недостатков, но требуют наличия свободного места, достаточного для размещения крупногабаритной емкости.

Они удобны в эксплуатации и позволяют пользоваться горячей водой с максимальным комфортом. В быту накопительный водонагреватель часто называют бойлером.

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.

Способы нагрева

Метод нагрева выбирается в зависимости от наличия определенного топлива и условий эксплуатации. Важную роль играет и удобство эксплуатации устройства. По источнику нагрева бойлеры делятся на четыре группы:

1. 1. Электрические. Это самая распространенная и многочисленная группа агрегатов. Такие модели заслуженно считаются наиболее удобными в эксплуатации, поскольку требуют только подключения к электрической сети. Подавляющее большинство электробойлеров имеют мощность от 1 до 3 кВт. Питаются они от стандартной сети переменного тока. В случае частых перебоев с электроснабжением рекомендуется рассмотреть модели с другим способом нагрева.
2. 2. Газовые. Вторые по популярности устройства. Газовый нагрев выгодно с экономической точки зрения использовать лишь в газифицированных домах. Возможно и подключение агрегата к баллону. Однако применение сжиженного природного газа из баллонов сопряжено с большими денежными затратами.
3. 3. Твердотопливные. Эти модели ранее были довольно популярными, но сегодня используются редко. Топливом служит кокс или каменный уголь. В некоторых моделях предусмотрено использование дров. Экологичность таких устройств невысокая, однако их с успехом применяют в сельской местности, где уголь и дрова стали самым доступным видом топлива.
4. 4. Косвенного нагрева. Для нагрева используется сторонний источник тепла. Для этих целей могут применяться всевозможные печи и камины, сквозь которые проходит водяной контур. Иногда нагрев осуществляется системой отопления, однако такой способ нецелесообразен, ведь горячая вода нужна круглый год, а отопление — только в холодные месяцы.

Теоретически возможно применение жидкого топлива. Однако ввиду сложности конструкции этот метод не используется в серийно производимых агрегатах.

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.

Устройство бойлеров для нагрева воды любых конструкций предполагает автоматический контроль температуры. Современные модели позволяют произвольно задавать желаемую температуру с высокой точностью.

Механизм работы

Имеет смысл рассмотреть отдельно принцип работы электрического бойлера и газового водонагревателя. Механизм нагрева имеет общие черты, но тип энергоносителя влияет на некоторые особенности. Газовые агрегаты работают по следующей схеме:

• Горючее подается к горелке.
• Пьезоэлектрический запальник обеспечивает поджиг газовой смеси.
• С помощью регулятора устанавливается желаемая температура нагрева.
• Горелка нагревает воду, находящуюся в баке.
• По достижении требуемой температуры горелка отключается автоматически.
• При охлаждении жидкости в баке, в том числе вследствие водозабора и поступления свежей водопроводной воды, автоматика самостоятельно включает горелку.

Электрические бойлеры работают по схожему алгоритму. Вместо подачи газа используется подключение ТЭНа к электрической сети. Регистрация температуры жидкости в баке осуществляется при помощи термопары. В случае снижения температуры на установленную величину автоматически включается подача электроэнергии к нагревателю. При хорошей теплоизоляции бака вода может долго сохранять температуру, что обеспечивает существенную экономию.

Объем бака

Важный параметр конструкции бойлера — объем бака для воды. Бытовые модели имеют емкость от 5 до 150 литров. Загородный дом позволяет без затруднений использовать довольно габаритные устройства. В ванных комнатах многоквартирных домов площадь часто ограничена. Поэтому выбору оптимального объема бака следует уделить особое внимание.

Обычно средние и компактные модели бойлеров вполне способны удовлетворить большинство потребностей в личной гигиене, стирке и уборке дома. Выбор объема бака на основе визуального осмотра не обладает достаточной точностью. Современные дизайнерские решения дали возможность выглядеть компактно даже бакам существенной вместимости.

Для правильного выбора модели стоит произвести расчет расхода воды и учесть индивидуальные особенности ее потребления. Упростить эту задачу поможет следующий алгоритм:

1. 1. Сначала необходимо определить теоретический расход. Практика показывает, что средний расход воды в смесителе составляет от трех до шести литров в минуту. Примерно половина этого объема приходится на воду из бака. Если бойлер будет обслуживать несколько точек водозабора, нужно суммировать расходы.
2. 2. Далее стоит определить время использования смесителей у раковины и душа. Расчет можно упростить, если использовать средние значения. Чаще всего за однократный сеанс приема душа может быть израсходовано от десяти до сорока литров воды. Половина этого объема принимается за расход горячей воды. Для получения более точных результатов рекомендуется включить душ с желаемым напором на необходимое время. С помощью емкости известного объема можно определить фактический расход воды. Емкость бака можно принять равной половине измеренного расхода.
3. 3. Полученные значения желательно откорректировать в соответствии с индивидуальными привычками пользования горячей водой. Необходимый объем бака возрастает пропорционально количеству человек, желающих принять душ без ожидания нагрева свежей порции водопроводной воды. Отсутствие посудомоечной машины увеличивает расход воды на кухне. Наибольший расход наблюдается в утренние и вечерние часы.

Не следует забывать и о мощности нагрева. Если потребность в горячей воде велика, а площадь помещения не позволяет использовать бак большого объема, имеет смысл приобретать водонагреватель увеличенной мощности. Это позволит в максимально короткий срок провести нагрев холодной воды до требуемой температуры.

Техника безопасности

Водонагреватель любой конструкции требует тщательного соблюдения правил пожарной и электрической безопасности. Газовые модели представляют повышенную опасность вследствие возможного взрыва в результате утечки бытового газа. Для предотвращения опасных ситуаций следует неукоснительно соблюдать рекомендации по подключению и обслуживанию агрегата.

Эксплуатация в условиях повышенной влажности и непосредственный контакт с водой — основные факторы риска при использовании электрических моделей. Бойлер устроен так, что большинство аварийных ситуаций предотвращается защитными системами. Однако действия автоматики не отменяют необходимость соблюдения элементарных требований электробезопасности.

Все современные модели электрических бойлеров снабжены устройством защитного отключения. Эти узлы не просто предотвращают короткое замыкание, а прекращают подачу напряжения на агрегат в случае утечки тока на корпус прибора. Подобная система обеспечивает наилучшую защиту от поражения электрическим током.

Заземление является обязательным условием эксплуатации электрического водонагревателя. Водопроводная вода — хороший проводник электричества, а человек непосредственно контактирует с водой, поступающей из включенного в сеть устройства. Риск поражения электрическим током при неправильном подключении агрегата чрезвычайно велик.

Бойлер любой конструкции может стать отличной заменой централизованному горячему водоснабжению. Наиболее популярны газовые и электрические модели. Использование природного газа экономически выгодно в газифицированных домах.

Эксплуатация электрических водонагревателей отличается максимальным удобством. Современные агрегаты характеризуются привлекательным внешним видом, удобным контролем температуры нагрева, эффективностью работы и наличием всех необходимых систем безопасности.