Водонагреватель непрерывно подогревает воду в автоматическом режиме. В локальной системе водоснабжения чаще используют бойлеры, работающие от электричества. Простое устройство водонагревателя делает его универсальным — такие агрегаты ставят в квартирах многоэтажного жилого сектора и частных строениях. Различий у нагревателей много, это касается формы, размеров, дизайна. Но в основе приборов лежит одинаковая конструкция.
Устройство накопительного водонагревателя
Агрегат представляет собой емкость определенного объема с размещенным в ней трубчатом нагревательным элементом (ТЭНом).
Конструкция водонагревателя включает следующие элементы и модули:
- корпус агрегата с крепежными деталями для навески на стену;
- внутренний бак из разных материалов;
- теплоизолирующая прокладка между встроенным бачком и внешним корпусом для удержания тепла;
- электрический нагревательный элемент, подключенный к линии подачи электроэнергии;
- регулировочный термостат для координирования степени нагрева жидкости;
- предохранительный клапан;
- защитный анод магния;
- система индикации показателей и управления работой бойлера.
Накопительные устройства имеют большую внутреннюю емкость для хранения и раздачи подогретой воды. При необходимости агрегат может отдать всю нагретую воду, при этом внутрь будет непрерывно поступать холодная жидкость. Преимуществом является возможность организовать автоматическую работу без участия человека. Электрические нагревательные баки не взрываются, не выделяют токсичных веществ и продуктов сгорания.
К недостаткам относят ограниченный запас воды, которую при израсходовании нужно подогревать снова. Большой бак, например, на 80 – 100 л занимает много места, при этом его рекомендуется регулярно чистить от накипи.
Корпус
Наружный кожух бытового бойлера бывает овальной, цилиндрической и прямоугольной формы. Изготовители разнообразят ассортимент в зависимости от цвета и дизайна.
Особенности корпусной оболочки:
- Снаружи корпуса крепят термометр для определения степени нагрева и контроля работы водонагревателя.
- На внешней поверхности располагают регуляторы для выставления нужных значений.
- Под внешним корпусом стоит слой теплоизолятора, обычно его толщина составляет 50 мм для баков до 200 л, большие емкости снабжены утеплителем до 100 мм толщиной.
- Вид монтажных креплений зависит от способа монтажа (на стену или пол).
Материалом для изготовления корпуса обычно служит стальной лист с полимерным покрытием, пластик или керамика, а утеплитель делают из вспененного плотного полиуретана большой жесткости.
Бак
Тип внутренней емкости для нагретой воды указывается в паспорте водонагревателя.
Материалы изготовления баков:
- Нержавеющая сталь или металл с защитным слоем эмали, стеклофарфора — прочные, мало портятся от коррозии, но имеют сварной шов, который ослабляет конструкцию.
- Полимерные материалы высокого качества по надежности не уступают металлическим, их выполняют без стыковочного шва.
Защитное покрытие на металле получают напылением вещества с последующей термообработкой. Стеклоэмаль не подвержена коррозии, на поверхности не скапливается накипь, но под действием разного расширения покрытия и стали со временем появляются мелкие трещины.
Применяют защитные пленки с включением титанового порошка, что уравнивает степень линейного расширения основы и покрытия. Емкости со стеклофарфоровым покрытием весят больше. К внутреннему баку через уплотнительные прокладки крепят элементы, регулирующие нагрев до нужной температуры.
Нагревательные элементы
Чаще источником тепла служат ТЭНы, мощность которых бывает разной.
- Мокрые. Находятся в контакте с водой, поэтому на их поверхности скапливается накипь. Если слой не удалять, элемент перегреется и станет нерабочим.
- Сухого типа. На них не образуется известковый налет, т. к. проволока заключена в стальной трубе, покрытой стеклофарфором.
Выпускают модели, в которых смонтированы несколько водонагревательных ТЭНов. Это позволяет подключить ступенчатую схему нагрева, снизить число циклов включения для каждого нагревательного элемента. Вместе с ТЭНами совмещен термический регулятор на фланце и магниевый анод. Детали включают нагреватель при уменьшении температурного показателя ниже заданного.
Нагревательные ТЭНы стоят в области холодной воды, о месте расположения элементов указывается в паспорте для возможности их замены при необходимости. При этом изготовитель дает информацию о способе крепления и возможности изменения нагревательного элемента в пространстве бойлера.
Блок управления
Степень нагрева регулирует термостат, с его помощью пользователь устанавливает показатели температуры. Прибор поддерживает постоянно заданное значение. Система управления бывает сенсорной или механической, последняя стоит дешевле.
Схема индикации и регулировки дает дополнительный комфорт при использовании бойлера:
- функцию точной координации температуры жидкости;
- включение нагревательных элементов по времени;
- поддержание требуемой температуры в разное время дня и ночи, если так установил пользователь.
При нагревании вода расширяется, поэтому внутри бака возрастает давление. Для защиты от разрыва предусмотрен клапан сброса, который удаляет излишек жидкости. При этом из клапана при отсутствии водозабора может капать вода — это нормально.
В строении терморегулятора есть схема предохранительного выключения ТЭНа, если в бачке нет воды. Магниевый электрод снижает ионный обмен металлических деталей, поэтому уменьшается эмиссия электронов с поверхности конструкционных элементов. Сам элемент быстро выходит из строя и требует замены.
Принцип работы бойлера
Открывая кран, пользователь получает воду из водоразборной линии. Жидкость регулярно подмешивается в баке холодной массой. Если из крана течет холодная струя, запас горячей закончился, нужно ожидать нагревания новой порции.
Принцип работы водонагревателя заключается в том, что ТЭНы включаются, когда термодатчик определяет снижение показателей ниже нормы, независимо от того, присутствует разбор воды в этот момент или нет. Емкость нельзя полностью опустошить, чтобы в ней не было воды. При пользовании, например, душем в бак доливается холодный поток, замещая отобранный объем.
Чтобы из крана шла вода, нужно обеспечить в подающем водопроводе определенное давление, при этом внутренний бак с электронагревателем всегда будет заполнен жидкостью. Если напора нет, вода не выходит из крана, чтобы бак не остался пустым.
Холодный поток подается снизу, на торце штуцера стоит рассекатель, чтобы вода растекалась в области установки нагревательного ТЭНа. Нагретая вода благодаря конвекции поднимается и уже не перемешивается с вновь поступающей холодной.
От чего зависит скорость нагрева воды
Обычно температура воды для бытового потребления 60 – 65°С, ниже ставить нежелательно, чтобы не было плесени внутри бака и неприятного запаха.
Скорость подогрева зависит от условий:
- мощность нагревателя (чаще не больше 2,5 кВт);
- площадь отдачи тепла (площади поверхности нагревательного элемента);
- вместительность бойлера;
- температура входящего потока (зима или лето).
