Все тонкости и конструктивные особенности водонагреваетелей

Конструкция водонагревателя определяет принцип работы и делит все представленные модели на две категории: накопительные и проточные.

Схема подключения водонагревателя.

Устройство накопительного бойлера

Несмотря на то, что водонагреватель накопительного типа обладает достаточно простым строением, он надежен и экономичен.

Его основные элементы: внутренний бак и ТЭН, нагревательный элемент. Принцип работы накопительного бойлера аналогичен работе термоса с подогревом, поэтому особое внимание в современных приборах уделяется внутреннему покрытию бака.

Баки накопительного бойлера изготавливаются из устойчивой к коррозии, высокопрочной, стабилизированной стали, а внутренняя поверхность обрабатывается по технологии Glasslined с использованием стеклофарфора. Благодаря особенной кристаллической структуре и химической нейтральности, стеклофарфор обладает рядом полезных свойств, например, близкими со сталью значениями коэффициентов линейного расширения, поэтому в процессе эксплуатации бойлера покрытие не отслаивается, а вода в баке, как в стеклянном сосуде, сохраняет свою чистоту.

Установка электрического накопительного водонагревателя.

Трубки забора горячей и подачи холодной воды располагаются внутри водонагревателя следующим образом. Холодная вода поступает снизу и благодаря рассекателю струи равномерно распределяется по объему бака. Таким образом, холодной водой вытесняется вверх нагретая вода. Соблюдение принципа неперемешивания слоев позволяет получать жидкость однородной температуры.

На стальном фланце монтируются термостат с двойной защитой, термоэлектронагреватель, магниевый анод, уменьшающий электрохимическую коррозию во внутреннем баке. Конструкция водонагревателя предполагает наличие съемного опорного фланца, монтируемого в корпусе болтами или резьбой.

Благодаря термостату удается плавно регулировать температуру, достигая отметки в +75°С и обеспечивать защиту от перегрева. Большинство водонагревателей накопительного типа имеют допустимую температуру перегрева – выше +85°С и при достижении водой температуры выше данной отметки срабатывает защитное устройство термостата, в результате чего ТЭН отключается от сети. Необходимый температурный режим устанавливается потребителем с помощью терморегулятора, после этого он поддерживается в автоматическом режиме. Когда температура воды в баке снижается на несколько градусов, термостат вновь включает ТЭН, доводя температуру до заданной отметки.

Конструкция комплектуется предохранительным клапаном, который монтируется на трубке подачи. Благодаря ему удается предотвратить самопроизвольный слив при отключении подачи в магистральной сети, уравнять давление в системе водопровода и давление нагреваемой воды. Если давление в водонагревателе преодолевает уровень давления магистрального, клапан открывается, при повышении магистрального давления его избыток в автоматическом режиме сбрасывается благодаря наличию дренажного отверстия обратного клапана.

Виды термостатов водонагревателей

Схема подключения водонагревателя.

Термостаты выполняют одну из важнейших функций в работе водонагревателя. Стержневая конструкция помещается в специальную трубку, расположенную на корпусе нагревателя длиной в пределах 25-45 см.

Принцип действия электронных термостатов основан на термосопротивлении, реагирующем на изменение температуры воды. В большинстве случаев, такие приборы комплектуются парой. Один отвечает за регулировочную функцию, другой за аварийное отключение.

Капиллярные системы представляет собой трубки, в которых находится жидкость. Она реагирует на изменение температуры в емкости аппарата и меняет свой объем. При нагреве жидкость давит на мембрану, связанную с электрическими контактами.

Терморегуляторы водонагревателя могут быть электромеханическими и электронными. Работа первых основывается на свойстве биметаллов, а вторых – благодаря наличию высокоточного датчика.

По своим возможностям подразделяются на двухзонные, программируемые и простые. В зависимости от способа установки бывают накладные и врезные модели.

Конструкция проточного нагревателя

Устройство водонагревателя.

Проточные водонагреватели, как газовые, так и электрические, имеют принципиально общее устройство. В этих конструкциях вода, протекая, нагревается от теплообменника в случае газового теплообменника и ТЭНа в случае электрического водонагревателя.

Конструкция проточного водонагревателя состоит из следующих элементов:

• корпус;
• клеммная колодка;
• система защиты;
• нагревательный элемент (ТЭН или газовая горелка);
• система управления;
• трансформатор;
• труба подачи холодной воды;
• труба выхода горячей воды.

Нагревательный элемент

Роль нагревательного элемента в электрических проточных водонагревателях исполняет ТЭН, который может быть «сухого» и «мокрого» типа. «Мокрый» ТЭН имеет прямой контакт с водой, что позволяет достигнуть максимально качественного нагрева воды и экономии электричества, но увеличивает риск поражения электрическим током при неполадках. Благодаря тому, что конструкция «сухого» ТЭНа имеет воздушное пространство между нагревательным элементом и водой, увеличивается эксплуатационный срок и уровень безопасности при использовании.

Горелка

Горелку устанавливают в газовых проточных водонагревателях. Зажигаться газ может различными способами в зависимости от модели аппарата. На сегодняшний день наиболее популярными являются конструкции с автоматическим или электронным розжигом. В бойлере с электророзжигом при включении воды пламя автоматически генерируется и затухает при ее выключении. Таким устройствам под силу самостоятельно возобновлять работу при перебоях в электроснабжении.

Теплообменник

Нагреваясь, вода проходит через теплообменник, качество которого особо важно для газового водонагревателя. Стальной теплообменник дает возможность экономить при покупке, но существенно сокращает срок эксплуатации. Наиболее оптимальным решением будет установка нагревателя с медным теплообменником, который увеличивает время службы и КПД агрегата.

Защитные элементы конструкции

Очень важным элементом и в газовых, и в электрических водонагревателях является магниевый анод, который призван защитить элементы от коррозии, вызванной водой. Для защиты устройства немаловажную роль играет внутреннее покрытие бака. Оно может выполняться на основе эмали, стеклофарфора, пенополиуретана, высокотемпературной керамики или другого материала.

Необходимой является и теплоизоляция бака, чем она выше, тем меньше затрат и тепловых потерь на нагрев воды.

Конструкция водонагревателей напорного и безнапорного типа

Схема электрического водонагревателя.

Закрытые (напорные) водонагреватели всегда находятся под давлением сети, независимо от факта нагрева воды в данный момент. Такой водонагреватель, так же как и бойлер накопительного типа, может эксплуатироваться на несколько точек водоснабжения. Открытый водонагреватель не может находиться под давлением водопроводной сети и может обеспечить водой только одну точку водоснабжения и только при наличии специальной водоразборной арматуры.

Работа безнапорной конструкций осуществляется только со специальными смесителями, поскольку внутренняя колба прибора выполняется из полипропилена и не способна выдержать даже минимального давления водопроводной системы. Принцип обеспечения водой – аналогичный напорным агрегатам, только функцию группы безопасности выполняет специальный смеситель, который в закрытом положении перекрывает воду на входе в водонагреватель, а в процессе нагрева сбрасывает излишек воды.

Стоит обратить внимание на то, что наливной кипятильник и открытый водонагреватель не являются аналогичными устройствами. В первом случае обеспечение водой выполняется после заливки воды сверху, когда она под собственной тяжестью по мере необходимости выливается из прибора.

Способы управления

Холодная вода, проходя в прибор, при открытии крана пользователем надавливает на мембрану, которая, в свою очередь, благодаря жесткому соединению с блоком контактов, замыкает электрическую цепь, провоцируя нагрев. Водонагреватели с плавной регулировкой мощности реле оснащаются магнитным поплавком, который при протекании воды замыкает контакт, включая нагрев.

В случае установки электронного управления при протекании воды через прибор, сигнал датчика протока поступает на электронный блок управления, который дает команду на включение нагревательного элемента.

Микропроцессорное управление предполагает наличие ограничительного вентиля расхода с электронным управлением. Если при открытом кране установленная температура не достигается, выполняется автоматическое ограничение расхода, благодаря этому всегда обеспечивается желаемая температура воды.

Тип нагревательного элемента и регулировка мощности

Основная роль в обеспечении водой принадлежит нагревательному элементу. ТЭНы – трубчатые электрические нагреватели, состоящие из медной или стальной трубки, в которую запрессована нагревательная спираль. Роль теплового проводника и диэлектрика между стенкой трубки и спиралью исполняет специальный наполнитель на основе оксида магния. ТЭНы обладают высоким КПД, малочувствительны к воздушным пробкам и имеют продолжительный срок эксплуатации.

Спиральный нагревательный элемент выполняется из неизолированной электродной проволоки с небольшой температурной инертностью и высокой теплоотдачей. Данная система существенно дешевле и компактнее ТЭНа, позволяет наполнить больший объем при аналогичной мощности. Главное преимущество – возможность эксплуатации бойлера с «жесткой водой».

Ступенчатый регулятор позволяет выбрать необходимую мощность и сократить расход электроэнергии. Бесступенчатый регулятор представляет собой ручной регулятор в совокупности с запорно-регулирующей арматурой, позволяющей легко настроить желаемую температуру воды. Автоматическая схема регулирования обеспечивает наибольшую комфортность в эксплуатации и управлении прибором, поскольку мощность автоматически подстраивается под заданные параметры.

Защита от давления

В системе холодного водоснабжения возможно возникновение резкого изменения давления. При возникновении недопустимо высокого давления прибор полностью отключается от электропитания предохранительным ограничителем. Благодаря механическому выравнивающему вентилю обеспечивается частичная компенсация колебания давления воды, которая возникает при изменении водоразбора.

Проточные водонагреватели с электронным управлением компенсируют колебания температуры, автоматически изменяя мощность прибора.