Принцип работы водонагревателя накопительного типа и его устройство

Содержание:

Водонагреватель накопительного типа отличается тем, что в его резервуаре всегда находится определенное количество воды, которая постоянно подогревается до необходимой температуры. В данной статье мы подробно объясним устройство такого бойлера и принципы его работы, благодаря которым он обеспечивает непрерывную подачу горячей воды.

Разновидности накопительных водонагревателей

Водонагревательные устройства доступны в различных размерах и по уровню мощности. Они могут быть оснащены изоляцией из минеральной ваты или полиуретановой пены, а также покрытием из эмали, стеклокерамики или титановой эмали внутри.

В зависимости от способа установки, они бывают вертикальными и горизонтальными. Водонагреватели делятся на газовые и электрические в зависимости от их энергетического источника.

Газовые накопительные модели по своей экономичности не уступают электрическим и в некоторых случаях даже выходят более выгодными. Существуют газовые водонагреватели с открытой и закрытой системами тяги.

Приборы с закрытой системой тяги обходятся без необходимости внешнего притока воздуха для поддержания горения, что позволяет экономить на установке, так как не требуется устанавливать стандартную дымовую трубу. Они оснащены вытяжным устройством, предотвращающим попадание выхлопных газов обратно в помещение через горелку. Они оборудованы системой безопасности, которая контролирует подачу газа и прерывает её в случае нештатной ситуации.

Принцип работы электрического накопительного водонагревателя

Управление температурой и включение/выключение ТЭНов осуществляется через термостат, который получает данные о температуре воды от специального датчика. На корпусе находится панель с кнопками или сенсорная панель для настройки режимов нагрева, а индикация работы осуществляется через световой сигнал.

Для защиты от избыточного давления в баке предусмотрен предохранительный клапан. Рабочий процесс заключается в том, что холодная вода поступает в бак, нагревается ТЭНами, поднимается вверх, и когда достигает заданной температуры, термостат отключает питание, прерывая процесс нагрева. Использование горячей воды возможно через открытие крана, после чего процесс возобновляется с поступлением новой порции холодной воды.

Устройство электрического бойлера

Электрический водонагреватель с накопительным баком оснащён нагревательными элементами (ТЭНы), которые бывают двух типов:

·         Мокрый, активно контактирующий с водой и подверженный образованию накипи,

·         Сухой, защищённый от непосредственного контакта с водой и накипи.

Внутри находится изолированный слой между внешним корпусом и баком, позволяющий сохранять тепло воды до двух суток.

Конструкция бойлера для нагрева воды включает два отверстия: одно для впуска холодной воды, другое — для выпуска нагретой, при этом трубка горячей воды расположена в верхней части бака, где вода наиболее горячая. Рядом с ТЭНами размещён защитный анод, предотвращающий коррозию бака и уменьшающий накипь на нагревателях.

Принцип работы газового бойлера

В газовых водонагревателях вода подогревается благодаря теплу, которое выделяется при горении газа в горелке, расположенной в нижней части камеры сгорания. Это тепло переносится в теплообменник, который проходит через весь объем резервуара для накопления воды, обеспечивая равномерный нагрев. Основная часть теплообмена происходит через стенки дымохода, по которому удаляются газы после сгорания.

Принцип работы данного бойлера для нагрева воды заключается в том, что газовая горелка активируется и деактивируется в ответ на сигналы от термостата, реагирующего на данные от температурного сенсора. Воспламенение газа происходит с помощью пьезоэлемента или электрического искрового поджига. Такие устройства классифицируются как пожароопасные, и в их конструкции предусмотрены различные механизмы безопасности проверка тяги в теплообменнике и авторегулировка силы огня. В случае сбоев в этих системах термопара активируется и блокирует подачу газа в горелку.

Водонагреватели также различаются по типу конструкции камеры сгорания и методу зажигания горелки.

Устройство газового бойлера

Выше мы упоминали, что газовые бойлеры для нагрева воды имеют разные типы камер сгорания и зажигания – об этом мы расскажем далее.

Открытая камера сгорания - Воздушная горелка открытого типа забирает воздух прямо из помещения. Выходящие газы удаляются через вентиляционную трубу, благодаря естественному движению воздуха: поэтому в помещении, где установлен такой прибор, должно быть обеспечено наличие окна с возможностью открытия или системы приточно-вытяжной вентиляции.

В закрытой камере сгорания используется искусственное создание тяги при помощи вентилятора, установленного в коаксиальном дымоходе, состоящем из двух труб, одна из которых вставлена в другую. Этот механизм позволяет одновременно выводить отходы сгорания и подавать воздух к горелке, избегая необходимости в установке дополнительных вентиляционных систем. Такие устройства считаются более безопасными в использовании и не требуют установки стандартного дымохода, однако они зависимы от подачи электроэнергии, в отличие от независимых от энергии водонагревателей с атмосферными горелками.

Как разжигается горелка

Большая часть бюджетного сектора оснащена пьезоэлементом для воспламенения газа через нажатие на кнопку. Этот процесс требует ручного управления, в связи с чем многие потребители отдают предпочтение моделям с электронным зажиганием, которое активируется автоматически при входе холодной воды в резервуар. Эти устройства для подогрева воды функционируют автономно, не требуя вмешательства пользователя.

Принцип работы бойлера косвенного нагрева

Теплоноситель, который перекачивает насос отопительной системы, входит в верхний вход змеевика и, протекая сквозь теплообменник, выходит обратно в систему отопления через нижнее соединение. Это способствует равномерному нагреву внутренностей бака. В случае отсутствия насоса в системе отопления его необходимо будет монтировать дополнительно на трубопроводе перед бойлером.

Устройство бойлера косвенного нагрева

Этот тип отличается уникальной конструкцией, так как использует особый механизм для подогрева воды: в его основной конфигурации нет встроенного элемента для выработки тепла. Тепло к бойлеру для нагрева воды поступает из внешнего источника – центрального отопительного котла или другого альтернативного источника энергии. Внутри резервуара расположена труба в виде спирали, по которой циркулирует теплоноситель, обеспечивая нагрев воды.

Чтобы устранить зависимость от внешнего источника тепла и расширить возможности использования устройства круглый год, производители оснащают эти водонагреватели дополнительным электрическим нагревательным элементом (ТЭНом), экономя тем самым энергию.

Однако такие устройства обладают некоторыми недостатками – весомыми габаритами и медленным процессом нагрева воды. В режиме прямого электрического нагрева они функционируют подобно стандартным электрическим водонагревателям.

Обычно в накопительную емкость устанавливают спиральный теплообменник, изготовленный из стали или латуни. Эффективность и скорость подогрева воды напрямую зависят от количества витков и расстояния между ними: большее количество спиралей обеспечивает более быстрый нагрев воды до нужной температуры, благодаря чему ускоряется работа аппарата.

Альтернативный тип теплообменника включает в себя два сосуда различных размеров, установленных один в другой. В меньший контейнер заливается холодная вода, которая нагревается благодаря теплу от теплоносителя, циркулирующего в зазоре между стенками этих сосудов. Такой метод позволяет добиться быстрого нагрева воды из-за увеличенной площади теплообмена.

Некоторые типы с косвенным нагревом оборудованы системой рециркуляции, обеспечивающей доступ к горячей воде в удаленных точках дома без необходимости сливать предварительно нагретую холодную воду. В этой системе нагретая вода постоянно циркулирует по трубам с помощью двух насосов.

В системах с рециркуляцией используется расширительный бак, размер которого составляет одну пятую от общего объема основного резервуара, чтобы компенсировать расширение жидкости при нагревании. Его устанавливают на стороне подачи холодной воды и рядом устанавливают воздушный клапан, а также предохранительный и обратный клапаны.

Принцип работы комбинированного бойлера

В бойлерах многофункционального типа нагрев воды происходит двумя способами:

·         С помощью теплоносителя от системы отопления.

·         С использованием электрического нагревателя.

Они соединяются с системой отопления: когда система активируется, теплоноситель передает тепло воде в резервуаре устройства. Нагреватель размещен между внутренним резервуаром, содержащим воду, и внешней оболочкой бойлера.

Комбинированный бойлер накопительного типа оснащен системой автоматического контроля, поэтому температура воды не достигает заданной степени за счет отопительной системы, датчик подает сигнал на включение дополнительного нагрева.

Устройство комбинированного бойлера накопительного типа

Корпус выполняется из металла, в то время как бак делают чаще всего из нержавейки или эмали. Устройство имеет змеевик, через который мигрирует тепловой носитель, располагающийся либо на дне бака, либо по всему расположению резервуара. Термостат определяет температуру проточной воды, автоматически включая ТЭН по мере необходимости. В нем также присутствует катод из магния, авторегулировка. Резервуар, находящийся снаружи, имеет термоизолирующий слой и покрыт кожухом, защищающим от ударов.