Принцип работы и устройство накопительного водонагревателя (бойлера)

Накопительный бойлер — один из самых востребованных водонагревателей для квартиры, частного дома и дачи. В сегодняшней статье разберем виды бойлеров, внутреннее устройство, особенности и принцип их работы.

Разновидности накопительных водонагревателей

Накопительные водонагреватели, в отличие от проточных, оснащены баком для хранения воды и могут поддерживать установленную температуру воды. Их можно разделить на две основные категории — по типу используемых ресурсов и способу передачи тепла.

Разновидности по типу используемых ресурсов:

1. Электрический. Питается от электросети. Может быть установлен в любом помещении с доступом к электричеству.
2. Газовый. Может работать на сжиженном или магистральном газе, не требует подключения к электросети. Подходит для газифицированной квартиры, дома, дачи.

Разновидности по способу передачи тепла:

1. Прямого нагрева. Подогревает воду при помощи собственного нагревательного элемента. К этой категории относятся классические накопительные водонагреватели, работающие от газа или электричества.
2. Косвенного нагрева. Не имеет собственного водонагревательного элемента, оборудован теплообменником.
3. Комбинированный. Оборудован теплообменником и ТЭНом, что дает возможность выбирать способ нагрева.

Комбинированные модели и бойлеры косвенного нагрева оптимальны для установки в котельной или бойлерной частного дома.

Рассмотрим все разновидности накопительных бойлеров подробнее.

Принцип работы электрического бойлера

Накопительный электрический водонагреватель прямого нагрева греет воду при помощи ТЭНа. В некоторых моделях (в основном, большого объема) установлено сразу два нагревательных элемента.

ТЭН бывает двух видов:

• мокрый (открытый) — контактирует с водой, подвержен образованию накипи;
• сухой (закрытый) — не контактирует с водой, защищен от накипи.

Внутреннее устройство электрического бойлера (в разрезе) выглядит так:

в полном размере

Между внутренним баком, где хранится нагретая вода, и внешним корпусом проложен слой утеплителя. При условии хорошей теплоизоляции вода может оставаться теплой до двух суток.

Корпус оснащен двумя патрубками — для входа холодной воды и выхода горячей. Конец трубки отбора горячей воды выведен в верхнюю часть бака — именно там скапливается наиболее теплый слой. Около ТЭНа устанавливается анод, который принимает на себя основное взаимодействие с водой и замедляет коррозию внутреннего бака. Также он обеспечивает защиту ТЭНа от образования накипи, снижая ее плотность.

За включение и выключение ТЭНа, регулировку температуры нагрева воды и поддержание заданного режима отвечает термостат. Специальный датчик передает термостату информацию о температуре воды в бойлере. Для выбора режима нагрева на корпусе установлена панель управления с механической или электронной регулировкой. О работе водонагревателя сигнализирует индикаторная лампочка.

Для защиты бака от разрыва из-за избыточного давления дополнительно устанавливают предохранительный клапан.

Принцип работы. Холодная вода через патрубок поступает в бак, где накапливается до определенного уровня. Датчик температуры посылает сигнал, и термостат подает напряжение на ТЭН. Начинается нагрев воды. Горячая жидкость поднимается вверх, освобождая место для холодного потока. По достижении заданной температуры вновь срабатывает датчик, и термостат разрывает цепь, выключая нагрев. Открывая водопроводный кран, можно пользоваться нагретой водой. После забора горячей воды в бак вновь поступает холодная, и цикл повторяется.

Принцип работы газового бойлера

Конструкция газового и электрического бойлера прямого нагрева немного похожа. В газовом тоже есть наружный металлический корпус и внутренний бак (резервуар для хранения воды), между которыми находится слой утеплителя. Предусмотрен анод для защиты бака от коррозии и термостат для управления нагревом. Вход холодной и выход горячей воды происходит через вмонтированные в бак трубки.

Теперь об отличиях. Рассмотрим устройство газового бойлера подробнее.

в полном размере

Нагревательным элементом здесь выступает горелка. Есть дымоход для отвода продуктов сгорания на улицу. Если газовый бойлер с открытой камерой сгорания, то дымоход вертикальный (традиционный), если с закрытой камерой сгорания, то применяется двухтрубный (коаксиальный) дымоход.

Внутри дымохода находится рассекатель дыма, выполняющий роль теплообменника. Для подачи газа на горелку предназначен газовый блок (клапан). Внутри него установлен редуктор, соединенный с форсункой горелки. Для сбора конденсата под горелкой расположено кольцо. В отличие от проточного водонагревательного аппарата типа ВПГ в бойлере нет водяного узла (блока).

Газовый бойлер, как колонка и другое газовое оборудование, должен быть оснащен системой безопасности и установлен специалистами.

Принцип работы. Газовый бойлер работает по тому же принципу, что и электрический. Отличие в том, что тепловая энергия для нагрева воды вырабатывается путем сгорания топлива. Датчик сигнализирует термостату о поступлении холодной воды в бак, после чего на форсунку основной горелки подается газ. Происходит розжиг, начинается подогрев воды. Когда температура воды достигнет заданных параметров, горелка отключается. Продукты сгорания удаляются через дымоход.

Принцип работы бойлера косвенного нагрева

Бойлер косвенного нагрева не имеет нагревательного элемента, поэтому его подключают к отопительному котлу или другому внешнему источника тепла. Прибор представляет собой резервуар для воды, в котором находится теплообменник (змеевик). Внутри теплообменника циркулирует теплоноситель — нагретая вода. Движение теплоносителя обеспечивает электрический насос.

Устройство бойлера косвенного нагрева следующее:

в полном размере

Принцип работы. Нагретая вода из котла или системы отопления поступает в теплообменник бойлера. От горячего теплообменника подогревается холодная вода в баке. Теплоноситель из теплообменника возвращается обратно в систему отопления, а нагретая вода в баке используется в бытовых целях. Она долго не остывает за счет теплоизоляции корпуса.

Бойлеры косвенного нагрева могут работать с любым источником горячей воды — газовым, электрическим, жидкотопливным или твердотопливным котлом (на дровах, угле, брикетах, пеллетах).

Бойлер косвенного нагрева часто применяется в одной связке с одноконтурным котлом. Назначение такого тандема — рациональное использование воды и тепловой энергии отопительного устройства. Отопительный котел со встроенным бойлером косвенного нагрева является альтернативой двухконтурному котлу, который отвечает за отопление и горячее водоснабжение.

в полном размере

Многие пользователи задаются вопросом, подойдет ли бойлер косвенного нагрева для подключения к двухконтурному котлу. Специалисты утверждают, что это возможно. Некоторое время назад такая связка была проблемой, но сейчас в продаже можно найти комплекты для их объединения. Чтобы эти два агрегата могли не просто работать в паре, но и выдавать отличный результат, важно правильно выполнить обвязку.

Самая эффективная схема подключения бойлера косвенного нагрева к двухконтурному котлу — сборка и монтаж гидрострелки, которая обеспечит автономную циркуляцию теплоносителей в двух изолированных контурах. Это значит, что система будет работать безукоризненно, распределяя объем теплоносителя на нужды отопления и ГВС равномерно.

Принцип работы комбинированного бойлера

Комбинированный бойлер можно назвать улучшенной версией водонагревателя косвенного нагрева, так как он оснащен и теплообменником, и собственным нагревательным элементом (ТЭНом или горелкой).

в полном размере

Нередко возникает вопрос, зачем нужна такая сложная конструкция. Бойлер косвенного нагрева привязан к отопительному агрегату, который для нагрева воды приходится включать даже летом. В комбинированной модели такой проблемы не возникает — в холода можно греть воду от отопительного котла (при помощи теплообменника), а летом активируют ТЭН или горелку, и бойлер становится независимым от системы отопления.

Принцип действия комбинированного бойлера зависит от способа нагрева воды, и соответствует бойлеру либо косвенного, либо прямого нагрева.

Выводы

Как мы видим, накопительные устройства прямого нагрева воды работают по похожему принципу. В них установлен собственный нагревательный элемент — в электрических моделях ТЭН, а в газовых горелка.

Накопительные бойлеры косвенного нагрева не имеют собственного нагревательного элемента, поэтому зависимы от отопительного котла или другого источника тепла, к которому подключаются.

Комбинированные бойлеры оснащены не только теплообменником, как косвенные, но и собственным нагревательным элементом. Это позволит пользователю самостоятельно выбирать принцип работы устройства.