Электрические накопительные водонагреватели
Электрические накопительные водонагреватели

Электрические накопительные водонагреватели Электрические накопительные водонагреватели Электрические накопительные водонагреватели Электрические накопительные водонагреватели Электрические накопительные водонагреватели

Накопительный (ёмкостной) водонагреватель, или бойлер (от англ. boiler) представляет собой сравнительно большую ёмкость с размещенным в ней или, реже, под ней, источником тепла. Чаще всего в роли источника тепла выступает ТЭН.

Водонагревательная ёмкость снаружи защищена слоем теплоизоляции и защитным кожухом. Стандартная толщина — 50 мм для небольших ёмкостей (до примерно 200 л), 100 мм — для больших ёмкостей. Теплоизоляцию традиционно изготавливают из жесткого вспененного полиуретана (жесткая) или поролона (мягкая, съемная). В водонагревателях больших объёмов (от 1000 л) теплоизоляция обычно поставляется отдельно от бака, это позволяет уменьшить габариты изделия (для облегчения его транспортировки).

Снаружи к нагревательному элементу подсоединяется пульт управления, обязательно включающий управление температурой. Обычно это биметаллический термостат. Диапазон установки температуры на термостате: от 30 до 85°C. В зависимости от производителя и модели допустимый диапазон может меняться.
Такие водонагреватели постоянно подключены к водопроводной сети, внутренняя ёмкость постоянно находится под её давлением.

Бойлер закрытого типа можно использовать в системе централизованного водоснабжения нескольких водоразборных точек, при этом допускается использование как обычной водоразборной арматуры (однорычажных и двухвентильных смесителей), так и спецсмесителей для водонагревателей открытого типа.

Для того, чтобы избежать повреждения ёмкости из-за повышения давления, возникающего в результате расширения воды при нагреве, вместе с бойлером может применяться бак-экспанзомат (расширительный бак) или группа безопасности, состоящая из предохранительного, сбросного и обратного клапанов, при необходимости также дополняется редуктором давления, манометром, термосмесителем. При повышении давления выше номинального значения предохранительного клапана открывается пружинная задвижка, и лишняя вода стравливается в канализацию. Обратный клапан необходим для исключения слива воды в подающую магистраль и перегрева тэна. Группа безопасности размещается на подающем патрубке непосредственно на входе в бойлер.

Материалом для изготовления водонагревательной ёмкости могут служить: сталь, покрытая эмалью; нержавеющая сталь; в редких случаях медь и другие металлы. В стальных баках для предотвращения коррозии применяется, помимо эмалирования, катодная защита на основании жертвенного анода, как правило, из магния или цинка, или анода с внешним питанием.
Принцип действия

При открытии крана нагретая в водонагревательной ёмкости вода поступает в водоразборную сеть, постепенно замещаясь в баке холодной водой. Когда запас горячей воды исчерпывается, и из крана начинает идти уже прохладная вода, нужно подождать, пока бойлер вновь прогреется. Нагрев включается, когда термодатчик регистрирует в баке температуру ниже установленной, независимо от наличия или отсутствия водоразбора.

Понятие «безнапорный электроводонагреватель» вовсе не означает, что ёмкость можно предварительно заполнить, а затем отключить от источника водоснабжения и расходовать воду до тех пор, пока бак не опустошится. При открытии крана эта вода поступает в водоразборную сеть, постепенно замещаясь в баке холодной водой.

Для того, чтобы водоразбор состоялся, и горячая вода полилась из бака, холодная вода должна подаваться в ёмкость под давлением. При этом сам бак будет полностью заполнен водой в любой момент времени. Если напор на входе отсутствует, вода физически не сможет выйти наружу, так как трубка для выхода горячей воды открывается в самой верхней точке бойлера (несмотря на то, что с внешней стороны водонагревателя штуцер горячей воды может находиться где угодно, даже в днище бака).

Холодная вода, напротив, подается снизу, при этом на конце штуцера установлен рассекатель , в результате чего поступающая вода как бы «стелется» по дну ёмкости. Нагревательный элемент также расположен внизу. В результате за счет естественной конвекции осуществляется постепенное увеличение температуры по высоте ёмкости, и уже нагретая вода не смешивается с холодной.

Для случаев, когда постоянная подача воды отсутствует, предусмотрены особые водонагреватели без теплоизоляции. Частным случаем таких баков являются так называемые электрокипятильники.
Бытовые расчеты

В быту можно пользоваться также:
производной от описанной формулы фразой: 1 кВт за 1 час нагревает 860 литров воды на 1 К;
адаптированной эмпирической формулой, по которой время ~t (в часах), необходимое для полного нагрева воды в баке накопительного водонагревателя, определяется следующим образом: t = 0,00116 \frac{V(T_2-T_1)}{W}

где ~V — объём бака (л); ~T_2 — температура нагретой воды (обычно 60°C); ~T_1 — исходная температура холодной воды; ~W — электрическая мощность нагревательного элемента (кВт).

Необходимый объём бака водонагревателя (в литрах) можно примерно оценить, исходя из нижеприведенной таблицы.

Место применения Количество человек в семье 1 2 3 4 5

Мойка 5−10 15 15 30 30
Душ 30 50 80 100 120
Мойка + душ 50 80 100 120 150
Ванна 100 150 200 250 300
Преимущества
Практически неограниченное количество горячей воды, расходуемой в единицу времени, то есть возможность запитать от одного бака любое количество точек разбора горячей воды. Количество водоразборных точек, обслуживаемых одновременно, ограничено лишь пропускной способности трубы.
Низкая потребляемая мощность (от 0,5 кВт); хотя общие затраты электроэнергии чуть больше, чем для проточных, потому что сравнительно небольшая мощность потребляется за значительно большее время и часть тепла теряется при теплопотерях.
Возможность установки в квартирах с недостаточно мощной электропроводкой;
Менее строгие требования к защитной автоматике.
Возможность нагрева воды в ночное время, когда действуют льготные тарифы, с дальнейшим её потреблением днём. Впрочем, данная автоматическая опция, хоть и присутствует во многих импортных водонагревателях, с нашими сетями не работает из-за несовпадения кодового сигнала начала ночного тарифа; поэтому в России нагрев по ночному тарифу возможен по большей части лишь «в ручном режиме».
Отсутствие пиковых нагрузок на электросеть, равномерное энергопотребление в течение продолжительного времени.
В отличие от проточного, работает даже при низком давлении в водопроводе.

Недостатки
Ограниченность ресурса горячей воды;
Необходимость размещения громоздкого бака;
Необходимость подсоединения к канализации или иному источнику для сброса воды;
Невозможность мгновенного получения горячей воды;
Потери тепловой энергии в течение периода ожидания нагрева бака, а также после нагревания воды, если её потребление откладывается;
Необходимость регулярной проверки состояния анода и очистки от накипи.