Устройство бойлера и особенности его работы

Говорят, что первый бойлер или котёл для нагрева воды был придуман ещё в античной Греции неким Героном Александрийским. Новинка работала по принципу косвенного нагрева воды паром, делала это быстро и экономично, т. е. была эффективна.

Бойлерами стали называть накопительные водонагреватели большой ёмкости, в которых температура воды поднималась с помощью внутреннего или наружного нагревателя. В роли первых используются различные устройства-теплообменники, в которых циркулирует, нагретая другим источником энергии, среда — пар, вода, масло или т. д., в т. ч. проходящий электрический ток. Наружные нагреватели работают от жидких, твёрдых и газообразных энергоносителей — соляр, уголь, дрова, газ. Например, таковой является газовая горелка.

Виды бойлеров

Среди моделей, выпускаемых промышленностью, имеются достаточно экзотические комбинированные варианты, использующие соединение нескольких типов нагревателей:

1. электрического и парового
2. солнечного коллектора и парового теплообменника
3. ТЭНа и коллектора солярия

Наибольшее распространение в быту получили газовые проточные водонагреватели, по старинке называемые газовыми колонками, также электрические проточные и накопительные водонагреватели. Сегодня в бытовом просторечии бойлером, чаще всего, принято называть именно накопительные водонагреватели, чаще напорного типа, с электрическим нагревателем, ТЭНом, размещённым внутри емкости с водой.

Бойлер накопительного типа, самый популярный среди всех типов водонагревателей. Он прост в эксплуатации, имеет сравнительно небольшую стоимость, зависящую от параметров не так сильно. Его назначением по-прежнему остаётся получение горячей воды в системе локального ГВС.

В свою очередь, накопительные бойлеры могут быть:

1. закрытого типа — накопительные бойлеры
2. открытого типа — безнапорные бойлеры

Закрытые напорные бойлеры в состоянии обеспечить раздачу подогретой до нужной температуры воды на несколько точек водоразбора. Иными словами, для одновременного использования электрического водогрея для нужд ванны, умывальника и кухонной мойки, потребуется установка бойлера закрытого (напорного) типа.

С помощью безнапорного бойлера открытого типа можно обеспечить только одну точку водоразбора, безнапорные модели с воздушным клапаном хороши для районов с перебоями подачи воды. Они дают возможность пользоваться горячей водой при отсутствии давления в водопроводе. Бойлеры обоих типов имеют своё назначение.

Но подавляющее распространение получили закрытые напорные бойлеры. Бойлер этого типа имеет специальную предохранительную группу, включающую обратный и предохранительный клапаны, плюс специальный клапан сброса. У каждого из них своё назначение. Обратный клапан не позволяет нагретой воде попасть в подающий трубопровод холодной воды. Подпружиненная задвижка предохранительного клапана открывается, при чрезмерно высоком давлении в баке бойлера, и лишняя вода уходит в слив через клапан сброса. Все клапаны группы установлены на входе холодной воды в бойлер.

Устройство водонагревателя

Конструкция водонагревателя включает:

1. Наружный корпус (кожух).
2. Слой термоизоляции.
3. Накопительный бак водонагревателя.
4. Патрубок для входа холодной воды с рассекателем на его внутренней части.
5. Патрубок для выхода нагретой воды.
6. Нагреватель (ТЭН).
7. Термодатчик и магниевый анод.

Рассматривая подробнее каждый элемент, нужно отметить, что наружная защита бака, включающая кожух и термоизоляцию, составляет не менее 5 сантиметров для бойлеров объёмом до 200 литров. Если объём бака больше, суммарная толщина составит не менее 10 сантиметров. Это позволяет нагревателю сохранять воду тёплой, до 2-х суток после выключения.

Традиционными материалами для термоизоляции несъёмной служит вспененный жесткий полиуретан или поролон, для съёмной — мягкий. Накопительный бак бойлера, покрытый термоизоляцией, изготавливается из металла и очень редко из пластика. Некоторые изготовители выполняют накопительные ёмкости из нержавейки. Это самый надёжный, но и дорогой вариант. Кроме того, наличие легирующих добавок может оказаться несовместимым с санитарными требованиями. Для металлических баков чаще применяется высококачественная сталь холодной прокатки.

Поверхности ёмкости покрываются стеклофарфором, кремнийорганическими соединениями, специальными биостеклоэмалями с вкраплениями серебра или титана. Толщина такого покрытия достигает 2-х миллиметров. Качеству материалов бака и защитной эмали уделяется повышенное внимание. Их коэффициенты теплового расширения одинаковы, что является обязательным требованием для обеспечения долговечности бака и покрытия. Качество и долговечность таких баков не вызывает сомнения.

В Европе нержавейка не применяется совсем, там считается, что эмалированные баки имеют более высокий уровень экологической безопасности и менее опасны, как источник различных видов аллергии.

В зависимости от формы накопительного бойлера, количество баков может быть более одного. Например, для плоской формы часто используется комбинированное соединение 2-х небольших баков. Таким образом обеспечивается небольшая глубина формы плоского бойлера.

Стандартный бак цилиндрической формы прост и доступен в технологии изготовления.

Водонагреватели с вытянутым баком имеют меньшую глубину, но за счёт большей высоты и меньшего диаметра, сохраняют большой объём. Их удобно располагать в углах помещений.

На внешней части патрубка для входа холодной воды резьбовой штуцер обеспечивает подключения водопровода. Внутренняя часть этого патрубка находится в нижней части бака, что оптимизирует забор горячей воды. Кроме того, на этой части установлен специальный рассекатель, обеспечивающий поступление холодной воды только в нижнюю часть бака и препятствующий проходы наверх в нагретые слои воды. Патрубок выхода горячей воды также имеет снаружи резьбовой штуцер для подключения внутренней водопроводной сети. Внутренняя часть патрубка находится в верхней части бака, обеспечивая оптимальный забор нагретой воды.

Нагревательные элементы бойлера

Греет воду в баке электрический нагреватель или ТЭН. Различают два вида таких элементов: мокрый и сухой нагреватели. Обычный открытый нагреватель подвержен отложениям накипи. Со временем её может быть так много, что снижается нагревательная способность элемента. Специальная конструкция нагревателя в стальной трубке с эмалевым покрытием, называется «сухим ТЭном» исключает контакт с водой и снижает образование накипи. Такие нагреватели гораздо долговечнее.

Количество нагревателей в баке варьируется от одного до шести. Уже с двумя ТЭНами имеется возможность использования прибора в режиме системы экономичного нагрева, называемой PowerProf. Она позволяет выбрать один из режимов нагрева — экономичный около 800 Вт, оптимальный 1200 вт или максимальный — 2000 Вт, при мощности бойлера 2 кВт. Для снижения коррозии бака и элементов внутри него, рядом с нагревателем устанавливается специальный магниевый анод. Его еще называют «жертвенным», что поясняет назначение этого элемента.

Такой сменный металлический стержень ржавеет вместо бака и других внутренних элементов конструкции. Не позволяет накипи оседать на стенках бака и нагревателя, как бы «разрыхляя» ее. Постепенно разрушаясь сам, магниевый анод служит около 3−5 лет. После чего требуется его замена. Внутри бака также находится трубка температурного датчика.

Термостаты бойлеров могут быть электронного или механического типа. Последние представляют собой биметаллическую пластину, которая размыкает электрическую цепь механических способом, при достижении заданной температуры. Более совершенный и дорогой электронный термостат позволяет добиться экономии до 10% расходуемой электроэнергии только повышением точности срабатывания. Время нагрева воды в бойлере зависит от мощности ТЭНов, их количества и объёма накопительного бака. Для большего объёма оно увеличивается.

В комплекте с бойлером также предлагаются клапаны обратного слива и защиты от повышения давления в баке и навесные кронштейны-держатели.

Преимуществами накопительных бойлеров закрытого типа считаются:

Особенности выбора водонагревателя

Останавливая свой выбор на таком типе водонагревателя, следует знать, что для его применения существует ряд ограничений, исключающих возможность установки.

Первое, что может помешать — низкое давление в водопроводной сети. Бойлер закрытого типа нормально работает при давлении не ниже 6 атмосфер.

Вторым фактором отказа от применения такого водонагревателя является высокий уровень загрязнения воды. В этом случае нужно применять водяной фильтр входа в бак накопителя, иначе неизбежен быстрый выход из строя.

Определяя необходимый объём бака, следует ориентироваться, что семье из 3-х человек в сутки нужно около 90−130 литров горячей воды. Кроме того важным может оказаться и выбор места для размещения бойлера.

Однако разнообразие форм позволяет выбрать средний бойлер, который можно разместить в любой ванной комнате. Существуют модели с горизонтальной формой, их легко разместить под потолком или в нише на полу. Бойлеры ёмкостью до 15 литров без труда поместятся даже под раковиной кухонной мойки, а смогут обеспечить не менее 60 литров горячей (80 градусов по Цельсию) воды в час. С условием реального водопользования 60 литров воды необходимо разбавить холодной в пропорции 1:2. Т. е. бойлер минимального объёма легко обеспечит около 120 литров горячей воды в час.

Нужно учесть, что для душа потребуется до 50 литров горячей воды, а для посудомойечной машины около 30 литров. Таким образом, минимальные нормы гигиены будут выдержаны.

Реальный суточный расход горячей воды для семьи из трёх человек составляет на умывание 18−50 литров, мытьё посуды 60−90 литров, душ 150−270т литров, мытьё в ванной 450−540 литров.

Помимо норм расхода, следует учесть, как минимум, три точки водоразбора. Т. е. для такой семьи потребуется бойлер на 80−100 литров. Покупая водонагреватель, необходимо знать, что самые безопасные имеют класс защиты IP 24 и IP 25. Такие бойлеры не боятся отключения воды.

Напоследок нужно учесть, что накопительный бойлер, не требующий высокой мощности однофазной питающей сети 220 Вольт и всегда готов выдать очередную порцию горячей воды, является лучшим выбором в условиях городской квартиры.

Видеообзор характеристик бойлеров