Устройство водонагревателя накопительного электрического водонагревателя: Устройство водонагревателя накопительного и проточного. Как выбрать

Если же устройство работает нормально, его лучше оставить в покое. Известно немало случаев, когда водонагреватели отлично работали без замены магниевого анода в течение 15-ти и более лет.

Накопительный водонагреватель электрический – принцип работы

Входной патрубок бойлера подключается к трубе ХВС (через тройник), а выходной – к трубе, питающей «горячую» сторону смесителей.

После включения прибора ТЭН нагревает воду и отключается, как только ее температура достигнет заданного предела – срабатывает термореле.

При падении температуры вследствие остывания или поступления холодной воды нагреватель снова включится.

Нагретая вода поднимается вверх, откуда через выходной патрубок поступает к потребителям.

Чем отличается принцип работы горизонтальных и вертикальных приборов?

Оба устройства работают абсолютно одинаково, разница заключается только в компоновке: горизонтальный бойлер подходит для помещений, где из-за недостатка места разместить вертикальный нельзя.

Особенность модели горизонтального типа состоит в том, что она занимает наименее востребованное человеком пространство. Ее можно разместить под самым потолком, на полу под умывальником или же в нише. Таким образом, прибор, несмотря на весьма солидный объем, остается практически незаметным.

Что стоит выбрать?

Дело в том, что горизонтальный бойлер весьма неудобен в эксплуатации: открыв кран, пользователь сначала получает достаточно горячую воду, но буквально через минуту ее температура заметно понижается.

Это объясняется тем, что поступающая в бойлер холодная вода легко перемешивается с верхним горячим слоем из-за близкого расположения последнего.

Нагревателю вертикального типа эти недостатки не свойственны, поэтому температура воды на «горячей» стороне смесителя остается стабильной долгое время.

Если вы предпочитаете горизонтальный бойлер, выбирайте модель с теплообменником – такие аппараты греют воду гораздо быстрее обычных. А вот нагревателей с боковым расположением ТЭНа, напротив, следует избегать.

Перед установкой водонагревателя нужно правильно выбрать место для монтажа, а также знать нюансы подключения прибора к водопроводу и электросети. Как подключить проточный водонагреватель, читайте в статье.

Что такое индукционный водонагреватель, вы узнаете в этом блоке.

УСТРОЙСТВО ВОДОНАГРЕВАТЕЛЯ

Различие названий «водонагреватель» и «бойлер»

Представим, что у вас в доме отключили горячую воду. Что там представлять, — скажете вы, — такое было буквально на прошлой неделе! Да и вообще за последние полгода бойлер приходилось включать раз двадцать — то авария, то профилактика…

Кстати, почему вы говорите «бойлер», то есть в переводе с английского «кипятильник»? Ведь он не кипятит воду, а нагревает. Несмотря на расхождение значений, бытовое наименование «бойлер» так прочно закрепилось за водонагревателем, что потребитель часто не знает, в чем разница.

Поясняем: технически правильно называть бойлером паровой котел. Название это со временем расширило сферу применения: мы стали именовать бойлерами котлы отопительные, а вслед за тем — и водонагреватели, схожие с котлами своим устройством. И нас прекрасно понимают и продавцы, и сервисные специалисты. Однако не все водонагреватели можно назвать бойлерами. Это наименование нельзя применить к проточным водонагревателям. Потому что конструкция проточника не предполагает наличие бака-накопителя.

Какие бывают водонагреватели

Водонагреватели бывают проточные, косвенного нагрева и проточно-накопительные. Задача у них одна — нагреть холодную воду до заданной температуры, то есть компенсировать отсутствие горячей воды. А вот достигается этот результат различными способами.

Проточные водонагреватели, как видно из названия, греют протекающую через них воду. Для мгновенного нагрева они должны обладать очень большой мощностью: на проточниках устанавливаются ТЭНы от 8 до 36 кВт. Так что придется позаботиться о кабеле соответствующего сечения и отдельной линии от распределительного щитка. По размерам и по весу проточники весьма компактны.

Бойлер косвенного нагрева непосредственно не потребляет газ или электричество, а использует энергию отопительной системы. Соединенный с отопительным котлом, бойлер косвенного нагрева пропускает через теплообменник уже нагретую котлом воду. Это удобно и экономично в зимний период. Косвенный нагрев целесообразно применять при больших объемах бака — сотни и даже тысячи литров.

Проточно-накопительный водонагреватель — та самая привычная нам «бочка», которая спасает в период отсутствия горячей воды. Мы подходим к бойлеру, включаем его и ждем некоторое время — пока из крана не потечет желанная вода. Все кажется таким несложным. Но на самом ли деле водонагреватель устроен просто? Заглянем внутрь.

Как работает водонагреватель

Рассмотрим бойлер в разрезе. Основа всего устройства — это бак, емкость для накопления воды. Бак изготавливается из нержавеющей стали, изнутри он эмалируется, снаружи — уплотняется. Сверху все покрывает стальной корпус. Объем бака проточно-накопительного водонагревателя для бытовых нужд — от 10 л до 200 л.

В накопительном баке находится трубчатый нагревательный элемент, в обиходе именуемый ТЭНом. Он греет воду, поступающую в бак под давлением снизу. Патрубок отвода горячей воды забирает ее из верхней части бойлера. Граница между двумя объемами воды — холодной и горячей — называется зеркалом смешивания. Чем эта площадь меньше, тем быстрее вы получаете горячую воду.

От чего вообще зависит скорость нагрева? Во-первых, от объема и формы бака. Посмотрим на серию Atlantic Steatite Cube: модели объемом 30 л и 50 л за счет узкой формы имеют уменьшенное зеркало смешивания. Это позволяет получить на 30 % больше горячей воды по сравнению с моделями стандартного диаметра. Во-вторых, от мощности ТЭНа и количества нагревательных элементов. Существуют модели с двумя ТЭНами. Например, Atlantic Steatite Essential и Atlantic Steatite Wi-Fi имеют 2 бака и 2 ТЭНа. В чем преимущество? Весь объем воды делится на два и греется попеременно то одним, то другим ТЭНом.

Нагревание возможно двумя способами: «сухим» и «мокрым». Если ТЭН, подобно кипятильнику, непосредственно погружен в воду, его называют «мокрым». Водонагреватели с «мокрыми» медными ТЭНами недорогие, но и срок службы у них меньше — в сравнении с бойлерами, оснащенными «сухими» нагревателями. «Сухим» ТЭН называется потому, что он помещен в защитную колбу и не контактирует с водой. В этом случае бойлеры более долговечны, но и цена у них высокая.

Для скорости нагрева важно, под каким углом вода поступает в бойлер. Специалисты Atlantic сконструировали патрубок-рассекатель, который рассеивает холодную воду, — что способствует быстрому нагреву.

Нужная температура задается с помощью регулятора, который может находиться либо под крышкой, либо на корпусе. Последнее, конечно, удобнее. Но пусть вас не пугают бюджетные варианты с механическим терморегулятором «внутри». Надо всего лишь залезть под крышку и выставить температуру. Потом можно туда не заглядывать. «Внешнее» управление может быть механическим и электронным. И даже дистанционным — у модели Atlantic Steatite Wi-Fi.

Температура выставляется в диапазоне от 40 °С до 70 °С. Разница объясняется не только вкусовыми пристрастиями потребителей (кто-то любит душ горячий, кто-то — теплый), но и состоянием холодной воды в системе в разное время года. Ведь горячую воду из бойлера надо смешивать с холодной водой из крана. Процесс нагрева контролирует термостат — размыкающее и замыкающее электрическую цепь устройство. Вода нагрелась до определенного уровня — и ТЭН благодаря термостату отключается. Вода остыла — нагреватель снова включился. Термостаты бывают механические и электронные — которые следят за отклонением в 1 градус. Для сохранения тепла бак покрывают слоем изоляции из пенополиуретана.

Защита от коррозии

Казалось бы, там, где вода контактирует с металлами, неизбежно должна возникнуть коррозия. Однако авторитетные разработчики — список которых в Европе возглавляет компания Atlantic — делают все возможное для того, чтобы минимизировать это явление. Итак, рассмотрим средства антикоррозионной защиты Atlantic.

Внутри бака, возле ТЭНа, закреплен специальный стержень — магниевый анод. Его функция — «оттягивать» на себя разрушительные для металлического бака ионы. Магниевый анод со временем изнашивается, заменять его надо примерно раз в 2 года: все зависит от качества воды. В паре с ним работает система O’Pro, которая служит сопротивлением и предотвращает образование ржавчины — тем самым увеличивая срок службы магниевого анода, продлевая жизнь бака на 50 %. Пассивная электронная защита O’Pro работает при наличии заземления!

Металл при нагревании, безусловно, расширяется. Поэтому мало эмалировать бак — необходимо покрытие с особыми свойствами. «Фишка» Atlantic — суперэластичная эмаль с цирконием. Это покрытие практически не образует трещин. Эмалью с цирконием покрыты все поверхности и сварные швы бака.

Компания Atlantic использует надежный и эффективный способ бесконтактного нагрева воды — «сухой» стеатитовый ТЭН, защищенный стальной эмалированной колбой.

Благодаря стеатитовой технологии, высококачественной эмали, большому магниевому аноду и системе O’Pro водонагреватели Atlantic служат долгие годы. Но не без участия потребителя! Вызывая сервисного специалиста и проводя регулярное техобслуживание, вы продлеваете срок службы бойлера и экономите свои средства.

Устройство водонагревателя: как работает бойлер

Устройство и принцип работы накопительного электрического водонагревателя

Стандартный принцип работы накопительного электрического водонагревателя объясняется взаимосвязью между конструктивными элементами водогрейного оборудования и простыми законами элементарной физики.

Температура и скорость нагрева, а также объём воды напрямую зависят от нескольких факторов, которые обязательно должны учитываться при выборе бойлера.

Устройство электрического водонагревателя накопительного

Базовая комплектация накопительного водогрейного оборудования электрического типа представлена:

• стандартным корпусом;
• баком с теплоизолирующим слоем;
• нагревательными элементами в виде ТЭНов;
• защитным магниевым анодом;
• термостатом;
• блоком для управления;
• системой безопасности;
• индикаторным элементом;
• электрическим кабелем.

В подобном типе оборудования использование горячей воды возможно исключительно после полного нагрева, поэтому предварительный процесс подготовки жидкости является обязательным.

Устройство водогрейного накопительного оборудования электрического типа является стандартным и включает в себя несколько основных конструктивных элементов, которые могут различаться техническими особенностями и характеристиками.

Корпус водогрейного прибора

Электрические накопительные бойлеры, как правило, характеризуются наличием внешней оболочки, представленной стальным корпусом. Водогрейные приборы с минимальным полезным объемом, который не превышает 15 л, чаще всего выпускаются с высокопрочным пластиковым корпусом.

Горизонтальный накопительный водонагреватель

Модельный ряд, представленный водонагревательными приборами с объемом в 30 л, чаще всего имеют комбинированный металло-пластиковый корпус. По форме в настоящее время выпускаются приборы цилиндрического, прямоугольного и slim типа.

Особенности бака

Наиболее современные накопительные водонагреватели обладают баком, выполненным на основе стабилизированных и высокопрочных стальных сплавов, которые характеризуются устойчивостью к коррозийным изменениям.

Внутренняя поверхность покрывается слоем стеклофарфора, который подвергается высокотемпературному обжигу. Стеклофарфоровое покрытие является химически нейтральным и коррозионно-устойчивым.

Устройство накопительного водонагревателя для вертикального монтажа

Особая кристаллическая структура стеклофарфорового бака способна выдержать даже очень высокие деформирующие нагрузки. Защиту внутреннего бака осуществляет магниевый анод, который эффективно предотвращает процессы коррозии электрохимического типа.

Периодическая замена такого элемента положительно сказывается на сроке службы водогрейного прибора.

Нагревательные элементы и магниевый анод

Одним из основных конструктивных элементов водогрейного оборудования является стальной фланец, используемый для фиксации термо-электронагревателя в виде нихромовой спирали в медном кожухе, а также магниевого жертвенного анода и термостата.

Особенностью опорного фланца съемного типа является его закрепление на корпусе оборудования посредством обычного резьбового или болтового соединения.

Магниевый анод

Блок управления

Блок, отвечающий за управление и контроль водогрейной системы, включает в себя целый набор датчиков и специальных приборов, что позволяет осуществлять выбор и последующий контроль температурного режима нагреваемой воды, а также расход холодного и горячего водоснабжения. Также посредством специальных приборов производится контроль наполненности бака водой.

Принцип работы

Рассмотрим, как работает накопительный водонагреватель электрический. Накопительное водогрейное оборудование электрического типа отличается особым принципом функционирования, основанным на перемещении наиболее горячих водяных слоев вверх, и сдвиге холодной воды, обладающей высокой плотностью, в нижнюю часть резервуара с нагревательными элементами.

Первичное подключение водонагревательного прибора к электрической сети сопровождается включением ТЭНа и подогревом воды до температурного режима, при котором термостатные контакты провоцируют размыкание электрической цепи.

Принцип работы водонагревателя

Процессу инверсии подогретой до заданных показателей воды в подающую магистральную систему препятствует установленное обратное клапанное устройство. Именно благодаря наличию такой арматуры движение водного потока происходит только в одном направлении.

Обратите внимание

Открывание расходного крана в водоразборной точке вызывает поступление горячей воды к потребителям посредством специального патрубка, что сопровождается снижением показателей давления внутри накопительного резервуара. В результате происходит заполнение водогрейного бака холодной водой из водопроводной системы.

Присутствие на входном патрубке функционального рассекателя не позволяет горячей воде смешиваться с поступающими внутрь водогрейного резервуара холодными водяными потоками.

Рассекающее устройство распределяет струю и одновременно снижает скорость её перемещения.

Именно по этой причине поток холодной воды равномерно распределяется по самой нижней части водогрейного прибора, что позволяет установленному ТЭНу осуществлять эффективный нагрев.

В штатном режиме снижение температурных показателей воды в резервуаре вызывает замыкание контактов терморегулятора и последующее подключение к электрической сети.

Схема работы накопительного водонагревателя

Стандартная схема работы водогрейного оборудования базируется на принципе разделения нескольких водных слоев, отличающихся разным температурным режимом. Отбор горячей жидкости из водонагревателя производится через патрубок горячего водоснабжения.

Такая трубка имеет строго определенную длину, достигающую верхнего, наиболее прогретого слоя. Законы физики не позволяют располагать параллельно водогрейный прибор вертикальной конструкции.

Электрическая схема накопительного водонагревателя

При выборе накопительного бойлера электрического нагрева нужно обращать внимание на его конструктивные особенности, а также учитывать основные правила монтажа водогрейного прибора.

Факторы, от которых зависит скорость нагрева

В любых накопительных водогреях, функционирующих с использованием электрической энергии, процесс нагрева воды осуществляется одним или двумя нагревательными элементами, которые могут обладать различными показателями мощности.

Комплектация небольших по объёму резервуаров (не более 15 л) представлена, как правило, одним нагревательным элементом мощностью 1,0 кВт. В накопительных электрических водонагревателях полезным объёмом 50 л чаще всего устанавливается ТЭН на 1,5 кВт. Высокомощные водогрейные конструкции, имеющие резервуар на уровне 100 л, оснащаются нагревательным элементом с мощность в 2,0-2,5 кВт.

Традиционный вариант водогрейных приборов представлен оборудованием, в котором монтируются ТЭНы в виде медной трубки изогнутой формы с установленной внутри нитью на основе нихрома, эффективно проводящей электрический ток.

Такой вариант нагревательного элемента носит название «мокрый».

Вода нагревается при соприкосновении с нагревательным элементом.

Время нагрева воды напрямую зависит от таких факторов, как мощность бойлера, площадь поверхности нагревательного элемента, а также коэффициент тепловой отдачи.

Чтобы сохранить воду в нагретом состоянии в условиях уже отключенного нагревательного элемента, необходимо изолировать накопительный резервуар от тепловых потерь. Поэтому крайне важно приобретать современное накопительное водогрейное оборудование, обладающее достаточным количеством высококачественного и долговечного теплоизоляционного материала.

Источник: https://delaemvannuu.ru/texnika/princip-raboty-nakopitelnogo-elektricheskogo-vodonagrevatelya.html

Как устроен бойлер — конструкция, схема, принцип работы

Электрический водонагреватель накопительного типа, или, по-простому, бойлер, давно и прочно вошел в нашу жизнь, обеспечивая дополнительный комфорт и позволяя не зависеть от коммунальных систем горячего водоснабжения. Это простое устройство в автоматическом режиме поддерживает необходимую температуру воды, имея при этом ее определенный запас.

Выпускаемые промышленностью приборы имеют разнообразную форму, размеры и внешний дизайн. Несмотря на кажущиеся различия, в своей основе все водонагреватели имеют схожую конструкцию и единый принцип работы.

Однако, делая выбор между той или иной моделью бойлера, следует не только понимать, как он устроен, но и  разбираться в особенностях исполнения некоторых его компонентов. [contents h3 h4]

Конструкция бойлера

Основные составляющие бойлера

По сути, любой водонагреватель такого типа представляет собой большой термос, имеющий внутри трубчатый электронагреватель (ТЭН), поэтому конструкция всех бойлеров имеет такие элементы:

• внешний корпус с деталями, позволяющими крепить устройство на стену или пол;
• внутренний бак;
• теплоизоляционную прослойку между внутренней емкостью и корпусом;
• трубчатый электронагреватель;
• термостат с возможностью регулировки температуры нагрева;
• предохранительный клапан;
• защитный магниевый анод;
• схема управления и индикации.

Эти параметры задают удобство пользования прибором, а также длительность его службы.

Корпус

Корпуса водонагревателей имеют как строго цилиндрическую, так и овальную и даже прямоугольную форму, разнообразную расцветку и дизайн оформления. Часто на внешней стороне кожуха крепится термометр для наблюдения за работой устройства, а также регуляторы или управляющие элементы. Материалом изготовления корпусов служит стальной лист или пластик.

Особенности вертикального и горизонтального бойлеров

Для установки бойлера, в конструкции корпуса имеются крепления, в зависимости от типа размещения (настенная или напольная схема установки). Пространство между корпусом водонагревателя и внутренним баком заполнено теплоизоляционным материалом — чаще всего в его роли выступает плотный полиуретан.

Внутренний бак

Конструкция внутренней емкости бойлера должна соответствовать критерию повышенной коррозионной стойкости и при этом противостоять постоянным температурным перепадам, поэтому данному элементу производители уделяют немало внимания, разрабатывая новые покрытия бака и применяя способы его защиты.

Стальные баки с покрытием из стеклоэмали или стеклофарфора

Такое покрытие получают напылением защитного слоя с последующим его обжигом при высокой температуре (до 850оС). Стеклоэмаль не способна к окислению, поэтому абсолютно не корродирует. К тому же, ее гладкая поверхность противостоит образованию накипи.

Фото внутреннего эмалированного бака водонагревателя

Производители постоянно ищут новые составы для покрытий такого типа. К примеру, добавление титанового порошка уравняло температурные коэффициенты расширения стеклофарфора и стали, несколько улучшив стойкость слоя к растрескиванию.

Немного уменьшить вредное влияние температурного воздействия можно, установив температуру воды в бойлере не выше 70оС, хотя все равно хотя бы раз в месяц придется прогреть устройство максимально, для соблюдения санитарных правил. Другим недостатком стеклофарфорового покрытия бака можно считать увеличенный вес бойлера.

Компании, выпускающие водонагреватели с емкостями данного типа, дают гарантию на свою продукцию не более 3 лет.

Стальные баки с титановым напылением

Напылением титанового порошка на внутреннюю часть бака достигается отличная коррозионная стойкость. При этом данный тип покрытия имеет высокую прочность и механическую стойкость, имея слабые места лишь на сварочных стыках. Гарантия на устройство с таким баком составляет до 10 лет, что является громадным преимуществом, даже если учитывать его довольно высокую стоимость.

Нержавеющие внутренние баки

Такие емкости лишены недостатков двух предыдущих элементов. Нержавеющая сталь, как и титан, способна противостоять влиянию примесей, находящихся в воде, а также коррозии.

Есть мнение, что нержавеющая сталь придает воде своеобразный запах и вкус, появляющиеся во время ее нагрева, однако это лишь домыслы, абсолютно не подтвержденные научными исследованиями. Известно, что «нержавейка» не вступает в химическую реакцию с водой.

Важно

На такие баки изготовители также дают до 10 лет гарантии, однако они являются самыми дорогостоящими. Баки из нержавеющей стали, а также с титановым напылением больше подвержены образованию накипи, нежели стеклофарфоровые, но это нисколько не умаляет их достоинств.

Во внутреннем баке установлены трубки подвода холодной воды и отвода горячей, а также электронный блок нагрева и защиты.

Блок нагрева и защиты

Элементы, отвечающие за нагревание воды до определенной температуры, а также защищающие от разрушений металл внутреннего бака, установлены на металлическом фланце, присоединяемом посредством уплотнителя к внутреннему баку устройства.

Пример исполнения блока управления

Для нагрева воды используются ТЭНы различной мощности. В зависимости от принципа нагрева, различают:

• «мокрые» ТЭНы, которые непосредственно контактируют с водой, поэтому неизбежно покрываются накипью, которую необходимо периодически удалять, иначе из-за перегрева ТЭН выйдет из строя;
• нагреватели «сухого» типа. Лишены этого недостатка, так как установлены в металлической трубке, которая и осуществляет контакт с жидкостью. Такая схема позволяет избавиться от накипи не только на нагревателе, но и на трубке, покрытой слоем стеклофарфора.

Совместно с ТЭНами на фланце установлен терморегулятор и магниевый стержень (анод). Термостат отвечает за включение нагревательного элемента при снижении температуры воды ниже установленной потребителем. Применяются терморегуляторы как механического типа, так и электронные приборы, работающие совместно с электронным блоком управления.

Часто в устройство терморегулятора входит схема защитного отключения ТЭНа при отсутствии воды в баке. Магниевый электрод призван уменьшить обмен ионами металлических составляющих внутри бойлера, отдавая взамен свои частицы. Такая схема уменьшает эффект вымывания электронов из элементов конструкции и они корродируют в значительно меньшей мере.

Сам же магниевый стержень при этом довольно быстро разрушается и требует периодической замены (при утончении до 10 мм или уменьшении длины до 200мм).

Схема управления и индикации предоставляет дополнительные удобства при пользовании водонагревателем, имея функции точной регулировки температуры воды, включения нагрева по времени, поддержание разной степени нагрева в зависимости от времени суток.

Принцип работы накопительных водонагревателей

Схема работы бойлеров построена на принципе разделения слоев воды с разной температурой. Как известно, теплые слои жидкости находятся вверху.

Их отбор из водонагревателя осуществляется через трубку отвода горячей воды, длина которой позволяет использовать верхний, наиболее теплый ее слой. Холодная же вода, наоборот, поступает в нижнюю часть бака, туда, где установлены водонагреватели.

К тому же, на короткой подводящей трубке установлен рассекатель, не позволяющий жидкости проистекать струей и тем самым способствовать перемешиванию теплой и холодной воды.

Совет

Нагрев холодной воды осуществляет ТЭН (один или несколько). За ее температурой следит термостат. При достижении заданной температуры, он размыкает электрическую цепь питания нагревателя.

Принцип работы бойлера

Хорошая теплоизоляция позволяет поддерживать нужную температуру воды, затрачивая минимум энергии на ее постоянный подогрев.

Отобранная сверху теплая вода постоянно замещается вновь нагреваемой жидкостью, которая подается из магистрали. Так устроен процесс непрерывного нагрева. При большом расходе температура воды на выходе из бойлера со временем падает, поэтому необходимо выбирать объем накопителя, исходя из величины горячего водоразбора.

Возможен вариант отказа термостата, при этом вода может закипеть, вследствие чего до опасного уровня повышается давление во внутреннем баке.

Для предотвращения аварии, на трубку подачи холодной воды установлен предохранительный клапан — при достижении предельной величины давления он открывается, тем самым сбрасывая часть жидкости в подающую магистраль.

Этот же клапан используют для слива воды из прибора во время профилактических работ.

Подробное видео по устройству бойлера представлено ниже:

Не стоит пренебрегать проведением периодических профилактических мероприятий, заключающихся в чистке бойлера от накипи и ржавчины. Они позволят прибору работать надежно и эффективно, а также уберегут вас от незапланированных трат.

Источник: https://all-for-teplo.ru/boiler/ustrojstvo.html

Как устроен электрический бойлер?

Постоянно доступная горячая вода — это одно из главных удобств. Отключение централизованного горячего водоснабжения обычно становится главным событием сезона для многих жильцов многоквартирных домов.

Но и при наличии воды в «горячем» кране далеко не всегда она действительно радует потребителей своей температурой. Чем дальше от входной трубы расположена квартира, тем сильнее остывает вода. Одним из вариантов независимого горячего водоснабжения может стать бойлер.

Далее расскажем, из чего состоит этот агрегат, и предоставим дополнительную информацию о нем.

Некоторые из моделей водонагревателей

Бак, в котором греют воду

Если читатель где-то встретит название «электрический накопительный водонагреватель», пусть знает, что оно раскрывает техническую суть бойлера. Только и всего. Рассказать о том, как работает бойлер — это значит помочь кому-то узнать, как работает водонагреватель. Но, как говорится, краткость — сестра таланта. Поэтому лучше использовать более короткие словосочетания. 

Но, в силу определенных причин, приходится действовать в ущерб краткости. Поэтому далее мы расскажем не только о том, как устроен бойлер, но и о принципе работы накопительного водонагревателя.

Бойлером обычно называют бак с водой, который нагревается электричеством. При этом вода в нем содержится для бытовых целей, но не для обогрева жилища. Если источником тепла является газ, такую установку чаще называют котлом.

Хотя котлы бывают и с электрическим подогревом.

Суть подогрева — теплообмен

Если в доме есть котел, обеспечивающий отопительный контур, бойлер делается его частью. Но говоря о том, как работает накопительный водонагреватель, мы тем самым не акцентируем внимание на источнике тепла.

В любом из вариантов конструкции принцип работы водонагревателя основан на теплообмене. В бойлере косвенного нагрева теплообменником является труба — змеевик.

Это часть контура отопления, и благодаря большой площади поверхности она хорошо нагревает воду.

Водонагреватель в отопительном контуре

При этом ее температура ниже 100 градусов Цельсия. И поэтому на ее поверхности откладывается значительно меньше накипи, чем на ТЭНах электрических водонагревателей.

Сейчас можно купить также и водонагреватель, принцип работы которого основан на нагреве ТЭНом проточной холодной воды. При таком режиме теплообмена накипь откладывается наиболее интенсивно.

Этот процесс хорошо знаком владельцам газовых колонок для нагрева воды.

Современные газовые колонки

Запас горячей воды — это хорошо

Теплообменник в них при жесткой воде может настолько заполниться накипью, что вода будет еле течь. В бойлере такого не происходит. Большой объем воды нагревается относительно медленно.

Столитровый водонагреватель с ТЭНом 1,5 кВт нагреет воду до 60–70 градусов Цельсия примерно за 3 часа. Зато и остывает долго.

И в этом главное преимущество накопительных водонагревателей — у пользователей в наличии запас горячей воды с постоянным хорошим напором.   

Обычный бойлерОбычный ТЭН. Наилучший теплообмен, если сгорит — полностью заменяется.

Бойлер — это бак на несколько десятков литров или больше. Причем, весьма прочный, поскольку подсоединен к водопроводу. А в нем, как известно, давление в несколько атмосфер и гидравлические удары плюс к этому.

Обратите внимание

Если такая емкость даст течь, да еще и в отсутствие жильцов, последствия будут весьма неприятными. По этой причине гарантия целостности корпуса важнейшая задача, которую решает изготовитель бойлера.

Хотя корпус его похож на термос, наружная часть выполняет декоративные задачи и конструктивные функции применительно к теплоизоляции.

Почти как термос

В термосе колба есть стеклянная колба, сдвоенная, с вакуумом — теплоизолятором. В бойлере емкость для воды изготовлена с учетом коррозии металла и работы под давлением. Наилучшим материалом является нержавеющая сталь.

Но такой бак получается наиболее дорогим даже в сравнении с конструкцией из обычной стали, покрытой супер-антикоррозионным составом. Теплоизолятором служит какой-либо современный материал с необходимыми свойствами, размещенный между внутренней и наружной частью.

Если из внутреннего бака через его стенку с коррозионным повреждением потечет вода, наружная часть от потопа не спасет.

Коррозия как она есть

Поэтому для накопительных водонагревателей защита от коррозии — это важнейшая задача. Она решается расположением внутри вблизи ТЭНа специального стержня со слоем магния. Он называется магниевым анодом и предназначен для защиты корпуса от коррозии.

Магний химически более активен, чем железо в составе материала корпуса. По этой причине отрицательные ионы в составе воды взаимодействуют с этим анодом, а не со стенкой, в которой может быть микротрещина в защитном слое.

Анод является расходной деталью, которую рекомендуется ежегодно заменять.

В бойлере прямого нагрева ТЭН может греть воду до температуры даже выше 100 градусов Цельсия. При этом из-за увеличения давления она не будет закипать внутри бака. Это в принципе опасно для пользователей.

Вода закипит сразу на выходе из крана, и брызги кипятка разлетятся во все стороны. Поэтому в бойлере обязателен надежный автоматический терморегулятор с термометром и термостатом.

Заводская установка срабатывания термостата исключит человеческий фактор, обеспечив своевременное отключение ТЭНа в любом случае.

Какой подогрев лучше

Как уже понятно из статьи, бойлеры бывают двух типов — прямого и косвенного нагрева. Разобраться в том, какой выбрать, не составит труда. Для косвенного нагрева необходим источник горячей воды.

Поэтому этот бойлер имеет ограниченные возможности регулировки температуры. В такой системе нагрева невозможно получить температуру выше, чем у внутреннего змеевика — нагревателя.

Но зато при наличии горячего водоснабжения и централизованного отопления можно получить косвенный нагрев от соответствующей горячей трубы.

Водонагреватель косвенным нагревом

Для многоквартирного дома это самый экономичный вариант. Для него не требуется расходовать электроэнергию или газ. В большинстве домов в ванной и так установлен змеевик, к которому можно подключиться.

Но, тем не менее, перед монтажом бойлера косвенного обогрева рекомендуется проконсультироваться с поставщиком услуг централизованного отопления и горячего водоснабжения.

Важно

Поскольку из системы будет отбираться дополнительное тепло, неоплата за него может стать поводом для штрафных санкций пользователю.

Водонагреватель с сухим ТЭНомСухой ТЭН. Хороший теплообмен. Если сгорит, просто ремонтируется заменой спирали

У бойлера с ТЭНом подобных проблем нет, и его можно установить везде, где есть место и электричество.

Единственная проблема — долго приходится ожидать горячую воду. Эта неприятность заметна во многих житейских ситуациях. Например, после приезда на дачу. Чтобы время уменьшить, надо обзавестись не одним вместительным агрегатом, а двумя или тремя поменьше.

Но можно и дополнить один большой водонагреватель несколькими небольшими.

БойлерБойлерНебольшие бойлеры

В конце концов, существуют нагреватели проточного типа, которые мало чем отличаются своими размерами и устройством от смесителей. Их можно временно использовать, пока вода греется.

Современный проточный водонагреватель

Вариантов наилучшего решения задачи о домашнем горячем водоснабжении сейчас много. Выбрать один, который устроит всех, вряд ли возможно. Но, прочитав нашу статью, читатель теперь знает, как ему лучше поступить. 

Источник: https://domelectrik.ru/tehnika/remont/ustrojstvo-bojlera

Принцип работы водонагревателя

Электрический водонагреватель представляет собой устройство, используемое для автономного снабжения горячей водой каких-либо объектов, например, загородных домов. Жители многоэтажек также часто устанавливают автономные нагреватели воды, чтобы не зависеть от планового отключения централизованного горячего водоснабжения.

Устройство электрического водонагревателя

Электрический водонагреватель состоит из таких элементов, как:

• кронштейн для крепления устройства к стене,
• трубки для отбора горячей и подачи холодной воды,
• теплоизоляция,
• регулируемый термостат,
• внутренний резервуар,
• термометр,
• тэн,
• магниевый анод,
• корпус устройства,
• лампочка индикатора.

Принцип работы бойлера

Феномен накопительных водонагревателей в том, что их устройство достаточно простое и незамысловатое, однако они считаются одними из наиболее надежных и экономичных устройств. Работа водонагревателя основывается на двух основных его элементах: внутреннем баке и нагревательном элементе (ТЭНе, в случае с использованием электрических нагревателей).

Основной элемент любого водонагревателя – бак. Принцип работы водонагревателя очень напоминает принцип работы обыкновенного термоса с подогревом. Именно по этой причине на сегодняшний день при изготовлении баков для водонагревательных приборов особое внимание уделяют именно внутреннему их покрытию.

Чаще всего водонагревательные баки изготавливают из стали стабилизированной, которая отличается наибольшей устойчивостью к коррозийным процессам. Изнутри баки покрыты специальным покрытием из стеклофарфора.

Этот материал, благодаря своей особенной кристаллической структуре, отличающейся химической нейтральностью, обладает целым рядом полезных свойств.

Этим также объясняется тот факт, что обыкновенно работа водонагревателя вызывает частичное отслаивание покрытия бака, чего не наблюдается в баках со стеклофарфоровым покрытием. В таких баках, даже при длительной работе, вода постоянно остается кристально чистой.

Схема работы водонагревательного прибора

Внутри водонагревательного прибора располагаются специальные трубочки, отвечающие за подачу в него холодной и забор горячей воды. Вода в бак поступает снизу. Здесь она равномерно распределяется по всему объему бака, благодаря специально установленному рассекателю струи.

Это способствует тому, что нагретая вода в баке теплыми массами постепенно вытесняется наверх, откуда и производится ее забор.

В основном работа водонагревателя основывается на принципе не смешивания разных слоев жидкостей, благодаря чему в баке получается вода однородной температуры.

На стальном фланце обыкновенно монтируются следующие приспособления:

• ТЭН (нагревательный элемент) – нихромовая спираль, отделанная медным кожухом;
• термостат с двойной защитой, служащий для контроля температур;
• магниевый анод – приспособление, способное уменьшать коррозию внутреннего покрытия бака.

Данный фланец не является стационарным, он съемный, и его закрепляют на корпус водонагревателя отдельно.

Защита бойлера от перегрева

Кроме того, что работа водонагревателя предполагает наличие термостата для плавного регулирования температуры, этот прибор также может выполнять защитную функцию, защищая агрегат от нежелательных перегревов.

Как только температура воды в баке доходит до опасной отметки, в термостате срабатывает специальное защитное устройство, которое экстренно отключает ТЭНы. Температурный режим выставляется потребителем самостоятельно.

Как только температура нагретой в баке воды снижается на пару градусов, ТЭНы самостоятельно включаются и вновь возвращают температуру воды в баке до заданной отметки.

Как правильно выбрать модель

При выборе модели данного устройства необходимо обращать внимание на внутреннее покрытие резервуара. Оно может быть выполнено из нержавеющей стали, титана или стеклофарфора.

По мнению специалистов, изделия из стеклофарфора отличаются низкой стоимостью, однако они обладают рядом существенных недостатков. Самыми распространенными из них являются короткий срок гарантийного обслуживания (не более 3 лет), а также риск образования микротрещин вследствие перепадов температуры.

Модели с внутренним покрытием резервуара, выполненным из титана или нержавеющей стали, обладают длительным сроком гарантийного обслуживания. Как правило, он находится в пределах 7-10 лет.

Совет

Наряду с этим, при выборе водонагревателя следует обращать внимание на среднесуточный показатель расхода горячей воды из расчета на одного человека. При этом нужно учитывать, что он включает в себя такие данные, как количество воды, потребляемое во время умывания, мытья посуды, а также приема душа.

Согласно мнению специалистов, принцип работы водонагревателя напрямую определяется его типом. Существуют три типа данного устройства: накопительный (в некоторых источниках его также называют емкостным), проточный и наливной.

Накопительный водонагреватель – мощный и надежный

Данные модели выглядят как емкость, в которой происходит нагревание воды при помощи электрических тэнов в течение определенного времени.

Принцип работы водонагревателя этого типа включает в себя постепенное нагревание воды до необходимой температуры после установления режима. После нагрева устройство автоматически отключается (этому способствует специальный контактор), а после остывания или расхода воды – автоматически включается.

Как правило, мощность тэнов в подобных изделиях составляет не более 2 киловатт.

Проточные водонагреватели — скорость нагрева воды 

1. Вытяжная труба
2. Теплообменник
3. Газовая горелка
4. Вентилятор (формирователь тяги)
5. Пульт управления
6. Датчик потока
7. Горячая вода к крану
8. Подвод газа
9. Подвод холодной воды
10. Холодная вода к крану

Данный тип подобных устройств отличается отсутствием емкости для воды. Принцип работы водонагревателя проточного типа заключается в запуске тэнов только после открытия крана холодной воды в ванной комнате или на кухне.

Этот тип водонагревателей также довольно распространен. Их можно разделить на два вида: напорные и безнапорные. Основное отличие состоит в количестве водоразборов. Принцип работы водонагревателя напорного вида предусматривает возможность подключения устройства к нескольким точкам потребления. Это возможно благодаря поддержанию определенного уровня давления во внутреннем резервуаре.

Принцип работы безнапорного водонагревателя, наоборот, предусматривает возможность подключения только к одному водозабору. Практически мгновенное нагревание воды в подобных изделиях происходит с помощью тэнов, мощность которых составляет от 3 до 27 киловатт.

Источник: http://aquagroup.ru/articles/princip-raboty-vodonagrevatelya.html

Устройство водонагревателя: принцип работы, разновидности

Бесперебойный доступ к горячей воде обеспечивает человеку комфорт в жилых, производственных и офисных помещениях.

Наличие возможности подключения к централизованным сетям горячего водоснабжения не гарантирует постоянную подачу подогретой воды в связи с профилактическими работами и аварийными ситуациями.

Для загородных домов, дач и других строений, где нет магистральных тепловых сетей эта проблема многократно усиливается. Есть ли выход из этой ситуации? Конечно, есть! Необходимо просто установить водонагреватель и доступ к горячей воде будет обеспечен практически круглогодично.

Современное водонагревательное оборудование использует в своей работе различные виды энергоносителей: электроэнергию, природный газ, жидкое и твердое топливо. Одним из самых распространенных видов водонагревателей являются электрические приборы в разнообразных исполнениях.

В этой статье мы рассмотрим основные типы такого электротермического оборудования, принцип работы водонагревателей, а также их конструктивные и технологические особенности.

В заключение будут приставлены наиболее популярные модели бойлеров и водонагревателей на российском рынке такой техники.

Наиболее экономичный способ нагрева холодной воды — это использование газовой колонки, но в большинстве случаев этот нагревательный прибор просто невозможно установить.

В многоэтажных домах чаще всего отсутствуют специальные системы отвода отходов горения природного газа, а многие частные дома и дачи не газифицированы. Поэтому в этом случае монтаж электрических приборов для получения горячей воды не имеет альтернативы.

Все электрические водонагреватели делятся всего на два типа: накопительные (бойлеры) и проточные. Ниже мы кратко рассмотрим принцип действия каждого типа по отдельности.

1. Электрический накопительный водонагреватель (бойлер). Этот прибор чаще всего называют бойлером. Устройство представляет собой простой бак для воды с установленными нагревательными элементами (ТЭНами) и электронными или механическими системами управления. Сама емкость имеет термоизоляцию от внешней среды, что позволяет существенно экономить электроэнергию. Принцип работы накопительного водонагревателя статический. Бак заполняется холодной водой и она нагревается с помощью ТЭНов. Весь процесс нагрева и поддержания необходимой температуры происходит под управлением блока автоматики.

1. Проточный электрический водонагревательный прибор. Принцип работы проточного водонагревателя динамический. В этом устройстве нет накопительной емкости для холодной воды. Процесс нагрева воды ТЭНами происходит в специальных трубах и змеевиках при постоянном потоке водной среды через эти элементы. Как и в накопительных системах, в проточных водонагревателях реализован принцип механического или автоматического управления с помощью электронного блока. Для быстрого нагрева сильного потока воды до необходимой температуры проточный электронагреватель должен иметь достаточную мощность, что является определенным недостатком.

Эти два типа электрических водонагревателей могут иметь различное исполнение. Существуют приборы с косвенным нагревом, где тепловая энергия передается воде через дополнительный теплоноситель в теплообменном модуле.

В этом случае нагревательные элементы подогревают специальную жидкость, которая, в свою очередь, передает тепло холодной воде в теплообменнике.

Кроме того, в качестве элементов нагрева могут использоваться не только ТЭНы, но и другие устройства, например, инфракрасные источники.

Но все эти устройства намного дороже, поэтому в основном используются проточные и накопительные водонагреватели с прямым подогревом воды нагревательными элементами сопротивления, то есть ТЭНами.

Обратите внимание

Ниже мы более подробно рассмотрим устройство, принцип работы, преимущества и недостатки обеих типов электрического водонагревательного оборудования.

Это позволит вам сделать правильный выбор устройства для бесперебойного обеспечения горячей водой своего жилья, офиса или хозяйственного помещения.

Устройство накопительного водонагревателя довольно простое. Главным элементом прибора является емкость для воды, изготовленная из нержавеющей стали или алюминия.

Если бак изготовлен из простой стали, то его внутренняя поверхность бака покрывается специальными материалами, улучшающими его эксплуатационные характеристики коррозионную стойкость. В накопительном баке устанавливается нагревательный модуль, состоящий из одного или нескольких ТЭНов.

ТЭНы могут быть «мокрыми» или «сухими». В первом случае нагревательный элемент контактирует непосредственно с водой, а во втором он помещается в трубку, которая и нагревает воду.

Вся эта конструкция помещается во внешний кожух и изолируется от него специальным термоизоляционным материалом.

В баке устанавливается термостат и другие необходимые датчики, подключенные к системе автоматики и информационным модулям. На внешней оболочке прибора монтируется система управления, механическая или электронная.

Ниже представлена классическая схема накопительного водонагревателя в разрезе с минимально-необходимым набором элементов.

Как работает накопительный водонагреватель? Все довольно просто! Принцип действия бойлера построен на свойствах воды с разной температурой. Как мы знаем из школьного курса физики теплая жидкость стремится вверх, а холодная вниз.

Важно

Именно на этом физическом явлении и построена работа всех накопительных водонагревателей. Снизу прибора подается холодная вода и нагревается ТЭНом. Поднимаясь она удаляется из бака через высокий патрубок забора горячей воды.

Сам процесс простой, но для надежного функционирования всей системы требуется установка дополнительных элементов и систем как внутри бака, так и на защитном кожухе.

Внутри накопительной емкости устанавливается магниевый анод, который необходим для уменьшения количества свободных ионов в воде. Этот элемент позволяет заметно уменьшить коррозию внутренних частей бойлера.

А также в баке устанавливается термостат, позволяющий регулировать температуру воды и отключать ТЭНы при достижении необходимого температурного режима.

Весь процесс нагрева и отбора горячей воды в бойлере представлен на следующем рисунке.

В большинстве электрических накопительных водонагревателей устанавливаются датчики температуры, с выводом показаний на электронный дисплей или механический термометр. Подача холодной воды осуществляется через кран с обратным предохранительным клапаном.

Управление режимами работы бойлера осуществляется как электронными модулями, так и механическими регуляторами в более простых моделях.

К достоинствам накопительных электрических водонагревателей можно отнести возможность нагрева больших масс воды и низкое энергопотребление, а к недостаткам высокую стоимость.

Устройство проточного водонагревателя полностью отличается от схемы принципа действия накопительного оборудования. Этот прибор не имеет емкости для накопления воды, а ее нагрев происходит при постоянном потоке жидкости через нагревательный модуль.

В качестве такого модуля используется конструкция из труб с ТЭНами, которые могут располагаться как снаружи, так и внутри конструкции.

Лучшим материалом для изготовления нагревательного модуля является медь, но в более дешевых моделях может быть использована нержавеющая сталь или алюминий.

Совет

Кроме модуля для нагрева воды в состав прибора входят различные дополнительные устройства. Датчик потока воды необходим для определения минимального напора воды, при котором можно эксплуатировать водонагреватель.

Температурный датчик, регулятор температуры (термостат) предназначены для управления режимами работы. Тепловой предохранитель отключает систему при превышении максимально возможных температурах потока воды.

На нижеприведенной картинке показана классическая схема электрического проточного водонагревателя в разрезе.

Как работает проточный водонагреватель? Этот процесс будет понятен даже школьнику! Из представленной схемы понятно, что холодная вода попадает в прибор через патрубок, а доступ в нагревательный модуль ей открывает реле давления. При низком давлении водонагреватель функционировать не будет.

Регулятор температуры управляет процессом нагрева. Вода, нагретая до необходимой температуры, выводится наружу и подается в смеситель для использования потребителем.

К достоинствам проточных электрических водонагревателей можно отнести невысокую стоимость и мгновенный нагрев воды, а к недостаткам высокое электропотребление и особые условия к электропроводке.

В настоящее время на российском рынке электрического водонагревательного оборудования присутствует большее количество производителей как отечественных, так и иностранных. Конечно в основном доминируют иностранные производители такие как MTS и Lorenzi Vasco, но называть их продукцию чистым импортом нельзя.

Большинство компаний открывает в России собственные производственные мощности полного цикла, с изготовлением основных комплектующих изделий. Это позволяет снизить себестоимость продукции и сделать ее доступной широкому кругу покупателей.

Одной из таких компаний является итальянская корпорация Thermex, продукция которой уже практически стала российским брендом.

Обратите внимание

Более двадцати лет компания «Термекс» успешно работает в России, открывает собственные заводы и обеспечивает наш рынок электрическими водонагревателями высокого качества. Модельный ряд от этого производителя включает все типы электрического оборудования для нагрева воды.

Популярность водонагревателя Термекс среди потребителей очень высока за счет инновационных идей, используемых при его изготовлении. Принцип работы водонагревателя Термекс, независимо от типа устройства, не отличается от аналогичных изделий других производителей.

Но сразу следует сказать, что продукция компании завоевала доверие российского покупателя своими техническими характеристиками и доступной ценой.

Чем же так хороши водонагреватели от корпорации «Термекс»? Все очень просто! Модельный ряд продукции очень широк и позволяет практически любому потребителю подобрать оборудование для нагрева воды под свои нужды.

Электрические накопительные водонагреватели Термекс выпускаются в широком диапазоне внутренних объемов от 10 до 300 литров.

Проточные нагреватели различной мощности позволяют практически мгновенно нагреть проточную холодную воду до необходимой температуры.

К другим преимуществам электрических водонагревателей Термекс можно отнести следующие технологические и конструктивные особенности:

• модельный ряд накопительных водонагревателей состоит как из круглых, так и плоских моделей различного объема с лаконичным дизайном;
• качественная теплоизоляция изделий и автоматический контроль режимов работы позволяют значительно экономить электроэнергию;
• в различных моделях используется как электронное, так и механическое управление, что позволяет оптимизировать весь процесс нагрева воды;
• баки накопительных водонагревателей изготавливаются из специальной нержавеющей стали с высокой антикоррозионной стойкостью;
• в проточных водонагревателях нагревательный модуль полностью производится из меди, что повышает его надежность и долговечность;
• в некоторых моделях накопительных водонагревателей внутренняя поверхность баков покрывается биостеклофарфором, который полностью исключает коррозию емкости.

Кроме этого, в модельный ряд продукции от компании «Термекс» входят электрические водонагреватели с комбинированной системой нагрева воды.

Выбор типа оборудования для нагрева вода зависит от условий использования данной техники и финансовых возможностей потребителя. Если вам необходима основательная система с большими объема, то следует отдать предпочтение накопительным приборам, невзирая на затраты. Для тех кому горячая вода необходима здесь и сейчас в небольших объемах отлично подойдут проточные водонагреватели.

Видео по теме

Источник: https://ProFazu.ru/bytovaya-tehnika/choice/ustrojstvo-i-printsip-raboty-vodonagrevatelya.html

Устройство водонагревателя: как работает бойлер

Чтобы правильно подобрать технику для своего дома или квартиры, нужно понимать устройство водонагревателя, а также разобраться в принципе работы. В статье мы подробно ответим на главные вопросы: из чего состоит бойлер, как он нагревает воду, как выбрать подходящий объем бака.

Как устроен бойлер для нагрева воды

Накопительные модели призваны греть воду и поддерживать заданную температуру как можно дольше. Для этого предусмотрен бак с двойными стенками. Между ними находится слой теплоизоляции, чаще всего из полиуретана. Чем он плотнее, тем меньше энергии затрачивается для нагрева.

Остальные составляющие:

• ТЭН. В некоторых моделях марки «Термекс» размещают два нагревателя. Это удобно, поскольку можно экономить электроэнергию, отключая один из них. Если ТЭН сломается, то второй продолжит работу.
• Магниевый анод. Устанавливается для защиты нагревателя от накипи и коррозии. Магний предупреждает окисление железа, поэтому со временем постепенно оседает на дно. Также он притягивает накипь, поэтому ТЭН остается чистым. Рекомендуется выполнять замену анода раз в год. Как только деталь разрушается, начинает ржаветь бак.
• Патрубок для подачи холодной воды.
• Трубка горячей воды располагается так, что забор происходит из верхней части бака.
• Предохранительный клапан. Регулирует давление внутри бака.
• Термометр. Его показания видны на внешней части корпуса. С его помощью можно регулировать температуру.
• Термостат. Служит для измерения нагрева воды. Как только отметка достигает заданных значений, он подает сигнал для отключения нагревателя. Внешняя часть находится снаружи (термореле) и позволяет включать и отключать нагрев.
• Индикатор имеет связь с термостатом. Когда он загорается, это значит, что нагрев включен, тухнет — выключен.
• Защитная крышка закрывает ТЭН от контакта с пользователем.
• Специальные кронштейны позволяют крепить бойлер к стене.

Самые популярные марки: «Аристон» и «Термекс». Конструкции приборов практически не различаются.

Принцип работы накопительного водонагревателя

Как работает электрический бойлер? По специальному патрубку холодная вода набирается и накапливается в баке до определенного уровня. После чего начинается нагрев — в основном до 70-75 градусов.

Поворот термореле включает термостат, который в свою очередь запускает ТЭН. После того как температура воды достигает установленной, термостат отключает нагрев. Слой теплоизоляции и периодическое включение нагрева позволяют поддерживать показатели на заданном уровне. Может наблюдаться понижение лишь на 5-6 градусов.

После нагрева вода поступает по верхней трубке в накопительную емкость, а в нижний резервуар снова заливается холодная вода. Во время залива предохранительный клапан регулирует давление. Если оно достигает критической отметки, клапан открывается и снижает давление.

Важно

Нагреватель может работать не только от электричества, но и от газа. Причем такое устройство позволяет сэкономить больше времени. Мощность работы газовых — 4-6 кВт, тогда как электрические выдают только 1,5-3 кВт.

Преимущества:

• Благодаря накопительному баку теплой водой можно пользоваться в нескольких местам: ванная, кухня.
• При желании можно дополнить прибор веткой рециркуляции. Тогда вода не сливается в канализацию, а используется повторно.
• Газ является более доступным топливом.

Есть и минусы:

• Высокая стоимость техники.
• Сложная установка и подключение.
• Установка дымохода.

Строение бака такое же, как у электрического бойлера, а внутренне наполнение:

• Газовая горелка.
• Дымоход.
• Отверстие для забора холодной воды.
• Труба, по которой отбирается горячая вода.

Схема работы идентична электрической технике, разница лишь в способах нагрева. Несмотря на высокую стоимость подключения, газовый прибор оправдывает себя низкой себестоимостью подогрева воды.

Объем бака

Важно правильно подобрать технику в соответствии с расходом вашей семьи. Если объем бака слишком большой, это приводит к неудобству при установке, не в каждом помещении его получится разместить. Чтобы не ошибиться, нужно рассчитать затраты:

• Кухня. Для мойки посуды потребуется 6-18 литров.
• Ванна. Набирая полную ванну, нужно учитывать, что горячая вода смешивается с холодной. Поэтому 60-120 литров.
• Душ — 15-25 литров.
• Раковина — 5-10 литров.

Если исходить из количества человек:

• Один — 50-80 литров.
• Два-три — 80-100 литров.
• Четыре — 150-200 литров.

Придерживаясь наших рекомендаций и понимая принцип работы техники, вы сможете выбрать оптимальный вариант для жилища. Монтаж лучше доверить специалисту.

Вам помогла статья?

Да Нет

Источник: https://cosmo-frost.ru/bojlery-i-vodonagrevateli/ustrojstvo/ustrojstvo-i-princip-raboty-nakopitelnogo-vodonagrevatelya/

Устройство, схема и принцип действия бойлера

В летнее время, когда начинаются плановые отключения горячей воды, от многих проблем может спасти электрический или газовый водонагреватель, обеспечив человеку дополнительные удобства. Чтобы подобрать оптимальный вариант, для начала необходимо ознакомиться с разновидностями такого оборудования, узнать устройство бойлера и понять, как он действует.

Перед покупкой бойлера требуется узнать, какие они бывают

Краткая историческая справка

В 1760 году швейцарец Соссюр придумал солнечный водный обогреватель. Он взял две емкости с водой и поместил их в сосновую изолированную коробку, сверху закрытую стеклом.

Солнечный свет, преодолевая стекло, попадал на черную подкладку коробки, которая при поглощении солнца превращала его в тепло, в результате чего вода нагревалась. Но это был только опыт.

В 1891 году в США выпустили первый солнечный водонагреватель для продажи.

В 1868 году английским художником Моэном изобретен первый домашний водонагреватель, работающий на твердом топливе. Изобретение было названо гейзером в честь горячего источника в Исландии.

Прибор нагревал протекающую через трубы воду горячими газами от горелки, которая располагалась внизу, и вода стекала в ванну или подставленный сосуд.

Изобретение осталось без будущего, так как не имело дымохода и представляло опасность для человека.

В этом видео вы узнаете схему подключения бойлера к водопроводу:

Серии опытов по изобретению водонагревателя были предприняты в Европе и США.

В конце XIX века американцы уже продавали свои первые газовые водонагреватели, а позднее норвежский инженер Эдвин Руд, эмигрировав в США, создал газовый накопительный водонагреватель, который и сейчас активно используется в Америке.

В 1905 году одна из европейских компаний выпустила первый в мире газовый водонагреватель, изобретателем которого был немецкий инженер Йоханн Вайплант.

Совет

Упоминания о накопительных электрических нагревателях появлялись еще в 30-х годах. Но только в середине 90-х годов французской компанией Atlantic была разработана и усовершенствована система сухого тэна.

В России в 40-х годах начался выпуск газовых проточных водонагревателей. В 90-е годы из-за рубежа стали завозить электрические, которые и в настоящее время пользуются популярностью.

Устройство электрических приборов

В квартирах и частных домах чаще всего применяются . Этому есть несколько объяснений. Во-первых, невысокая цена, не нужны никакие разрешения, а во-вторых, приборы являются надежными, если установлены по всем правилам техники безопасности. Конструкция их простая и сосредоточена на двух главных элементах — баке и нагревательном приборе.

Основной частью любого водонагревателя является бак. Принцип действия бойлера можно сравнить с термосом.

Баки изготавливаются из самой устойчивой к коррозиям стабилизированной стали, изнутри покрываются стеклофарфором, который из-за своей химической нейтральности и особой кристаллической структуры обладает многими полезными свойствами. Именно благодаря такому покрытию вода даже при интенсивной работе системы остается чистой.

Внутри прибора находятся трубки, которые отвечают за подачу и забор воды. Вода, поступая снизу, распределяется по баку с помощью рассекателя струи по принципу несмешивания разных слоев жидкости. Нагретая вода идет вверх, где происходит ее забор. Во фланце, который является съемным, собраны следующие элементы:

• ТЭН — нагреватель, состоящий из нихромовой спирали;
• термостат по контролю за температурами;
• магниевый анод, уменьшающий коррозию.

Данные котлы чаще применяются в жизни

При покупке нужно учитывать, из чего состоит внутреннее покрытие резервуара: это должны быть нержавеющая сталь, титан и стеклофарфор. Гарантийный срок таких изделий будет 7-10 лет. Принцип работы водонагревателя связан с его типом. Имеется три типа таких агрегатов: накопительный, проточный и наливной.

Особенность работы накопительного варианта состоит в постепенном нагревании воды до нужной температуры после установки программы. После нагревания прибор автоматически отключается, а после остывания — включается. Суть проточного водонагревателя заключается в запуске ТЭНов после открытия холодной воды.

Косвенные водонагреватели

Эти приборы в обычном режиме не производят горячую воду, а подают ее из парового котла. Внешне такой нагреватель похож на бочку.

Сейчас стали выпускать и прямоугольные модели, которые обычно изготавливаются в одном стиле с котлом и ставятся под ним для экономии места в котельной.

Внутренняя поверхность бойлера выполнена из стали или пластика, а емкость для нагрева воды изготовляется из теплоизолирующего материала.

Обратите внимание

В середине находится латунный или стальной теплообменник, по которому идет теплоноситель в форме змеевика. Холодная вода подается в низ бака, горячая — сверху.

При желании получить воду с температурой 55 градусов теплоноситель должен нагреться до 80 градусов — это один из минусов бойлера. Второй состоит в том, что очень долго загружается бак.

Если в семье более трёх человек, то кому-то придется ждать.

Как и электрические, косвенные водонагреватели имеют магниевую защиту от коррозии. Есть усложненные модели, оборудованные двумя змеевиками: тогда второй можно присоединить к другому котлу и вода будет греться быстрее. При покупке нужно правильно рассчитать объем воды на семью, чтобы выбрать размер бака. На одного человека необходимо около 100 литров воды.

Преимущества косвенного нагревателя:

1. Не перегружается электропроводка во время отопительного сезона, так как бойлер работает от центрального отопления и электричество ему не нужно.
2. Бойлер не взаимодействует с проточной водой, поэтому безопасная и долгая жизнь ему обеспечена.
3. Благодаря циркуляции горячая вода поступает сразу при открытии крана.
4. Косвенный водонагреватель в любой момент можно переключить на другой источник тепла или применить сразу несколько.

Имеются и негативные стороны работы этой системы. Главной из них является то, что для переоборудования потребуются серьёзные финансовые затраты. К другим недостаткам косвенных нагревателей относятся:

1. Высокая цена, по сравнению с электрическими и газовыми водонагревателями.
2. В начале подключения вода греется до двух часов, а это негативно сказывается на отопительной системе дома.
3. Для бойлера с большим объемом необходимо специальное помещение.

Не забываем выбрать правильно место для бойлера

Газовые накопительные системы

Такие приборы по своей конструкции напоминают электрические. Единственное, что их отличает, — это установленная внизу газовая горелка, в то время как дымоход находится вверху. Принцип работы бойлера такой же, но источником тепла здесь является горелка, которая нагревает водяной бачок.

Состоит из следующих элементов:

• корпус из стали;
• бак;
• термоизоляция;
• вытяжка;
• теплообменник;
• датчик по расходу топлива;
• горелка;
• защитная система;
• блок управления.

Схема работы бойлера следующая: вода под давлением, которое создает сам пользователь, течет в бак и нагревается. Как видно на рисунке, вода становится горячей не только от горелки, но и от тепла продуктов горения.

Это происходит с помощью стального газохода, который проходит сквозь бачок и делится своим теплом с водой.

Горелка управляется при помощи электронного блока, задача которого — поджечь ее или затушить при достижении определенной температуры.

Источник: https://kaminguru.com/vodonagrevateli/princip-dejstvija-bojlera.html

схема подключения, принцип работы и устройство

Виды водонагревателей накопительных электрических

Доброго времени суток, сегодня поговорим о таком важном и нужном в быту приборе как водонагреватель!

Начнем с того, что водонагреватели бывают двух видов: накопительные и проточные.

Проточный водонагреватель электрический: принцип работы

Принцип их работы следует из их названия — один вид приборов нагревает воду, накапливая ее в специальной теплоизолированной емкости (накопительный тип).

Накопительный водонагреватель электрический: принцип работы

Второй вид приборов нагревает воду во время ее прохождения через прибор (проточный тип).

Оба варианта водонагревателей могут быть электрическими или газовыми. В этой статье мы будем обсуждать накопительные водонагреватели.

Как выбрать накопительный водонагреватель для квартиры по расходу

Выбор водогрейки начинается с объема емкости!

Эта емкость выбирается исходя из количества проживающих в квартире или в частном доме людей, которым утром надо будет по очереди принять душ.

Если же нагреватель используется для кухонных нужд, то там будет достаточно 15 — 30 литров.

Для ванной комнаты принцип выбора объема следующий:

• Для двоих человек будет необходим бак 50 литров.
• Для троих оптимальным выбором является 80 литров.
• Для 4 и более человек необходим водонагреватель от 100 и более литров.

Какая мощность у водонагревателя?

Мощность большинства бытовых приборов лежит в пределах от 1,5 до 2,5 кВт.

Водонагреватели с такой мощностью можно включать в розетку без прокладки отдельной линии от щитка и без установки отдельного автомата.

На многих моделях производители устанавливают шнуры электропитания с установленным УЗО (устройство защитного отключения).

УЗО защищает потребителя от удара током из-за  пробоя на корпус.

По законам физики, чем больше мощность нагревательных элементов (чаще всего ТЭНов), тем быстрее будет нагрета вода в баке.

То есть если вам необходимо часто пользоваться горячей водой, то следует выбирать мощность 2-2,5 кВт, в другом случае вполне хватит 1,5 кВт.

Электробезопасность для водонагревателя

Накопительный водонагреватель это прибор, который может ударить человека током.

Поэтому при его установке важно соблюдать следующие простые правила:

• Электрическая розетка, используемая для подключения водонагревателя, должна быть с крышкой. Корпус розетки должен быть герметичным.
• Накопительный водонагреватель должен подключаться через УЗО!!! Для многих бюджетных моделей водонагревателей, УЗО в комплекте не идет и его нужно приобретать отдельно.
• Если нет УЗО, но есть контур заземления, то можно заземлить водонагреватель. Контур заземления — дорогое удовольствие. В многоэтажных домах его чаще всего нет, а заземлять водонагреватель через трубы отопления, водопровода или (не дай Бог!) газоснабжения категорически нельзя! Это может вызвать преждевременный выход из строя металлических труб в результате коррозии.

Теперь расскажу немного про то, что такое УЗО (расшифровывается как устройство защитного отключения).

УЗО — устройство, которое отключает питание прибора в случае, если значение  дифференциального тока превышает определенный предел (чаще всего 30 или 35 мА).

Если говорить проще, то внутри УЗО есть две катушки — по одной ток втекает в прибор, а по другой вытекает из прибора.

Если нет утечки, то эти токи практически равны друг другу, а в случае утечки появляется разность, которая заставляет УЗО отключить питание.

Устройство защитного отключения будет срабатывать одинаково вне зависимости от того, есть ли «земля» в розетке, которой подключена водогрейка.

Вертикальные, горизонтальные и «универсальные» баки для водонагревателей

Для нужд потребителей производители водонагревателей делают разные варианты установки.

Наиболее популярны «вертикальные» баки (см. рисунок ниже).

В вертикальных баках, из-за меньшей площади соприкосновения горячей и холодной воды внутри бака, количество горячей воды будет больше, чем в горизонтальных баках.

Это значит, что при всех прочих равных (объеме и мощности) вертикальный вариант даст большее количество горячей воды.

Есть так же хитрые агрегаты, которые можно устанавливать как вертикально, так и горизонтально ( у компании Ariston это модели под названием Velis).

Плоский или круглый водонагреватель: что лучше?

По форме водонагреватель может быть плоским или круглым (цилиндрическим если говорить правильно).

Они устроены немного по-разному, но суть одна и та же! Чаще всего выбор формы определяется предпочтением покупателя, либо габаритами того или иного бака.

По цене плоские водогрейки ощутимо дороже, чем круглые. Это связано с тем, что внутри плоского прибора находится две водосодержащие емкости, а не одна, как у его круглого собрата.

К тому же, почти во всех плоских аппаратах, внутренний бак сделан из нержавеющей стали, а среди цилиндрических водогреек большая часть имеет емкость, которая покрыта изнутри эмалью.

Скажу сразу — нержавейка живет дольше, чем эмаль. Например у компании Термекс гарантия на нержавейку 7 лет, а на эмаль 3 года. Советую выбирать именно нержавеющий бак.

Устройство накопительного водонагревателя электрического

В качестве ликбеза, все-таки посмотрим как изнутри устроен бытовой водонагреватель. Смотрите на рисунок ниже.

На нем изображено внутреннее устройство круглого нагревателя воды.

Сильно вдаваться в подробности не будем. Заострим внимание на главном:

• Внутри бака расположен нагревательный элемент (обычный или «сухой» ТЭН).
• Вторым по важности после ТЭНа будет стоять термостат — он включает и выключает нагрев в зависимости от температуры воды. Термостатов может быть два: основной и аварийный на случай поломки основного.
• К ТЭНу крепится магниевый анод — он нужен для торможения коррозии внутреннего бака.
• Ёмкость, содержащая воду снаружи покрыта полиуретановой пеной для теплоизоляции. Это помогает экономить электроэнергию плюс наружная поверхность будет холодной и об нее никто не обожжется.
• Так же на фото видно две трубки (одна длинная другая короткая). По длинной трубке из верхней части бака забирается горячая вода, а по короткой трубке подается холодная вода из водопровода.

А теперь рассмотрим «внутренности» плоского горизонтального водонагревателя на следующем рисунке.

Тут изменилось только строение самой емкости — она состоит из двух больших сообщающихся баллонов, а все остальное устроено также.

Если вы собираетесь самостоятельно устанавливать данный бытовой, то попрошу внимательно прочитать следующую часть статьи!

Схема подключения накопительного водонагревателя электрического

Если вы хотите, чтобы ваш водонагреватель радовал вас горячей водой долгие годы, его необходимо правильно подключить к водопроводу в вашей квартире или частном доме.

Ниже будет приведена стандартная схема подключения, которая прописана в руководствах по эксплуатации.

Смотрим  на следующий рисунок:

У себя дома я установил водонагреватель пользуясь этой схемой, чего и вам советую.

Эта схема приведена в паспорте на водонагреватели фирмы Термекс, а этот ведущий производитель глупостей не посоветует.

Главное не забудьте установить защитный клапан (он идет в комплекте) на вход холодной воды.

Этот клапан защитит емкость от разрушения излишним давлением.

Внутренняя емкость может быть рассчитана на 6, 7 или 8,5 атмосфер в зависимости от производителя.

Информацию об этом параметре можно найти в паспорте изделия.

Кроме того, на схеме показана установка сливного вентиля. Этот вентиль понадобится если нужно будет слить воду из бака для его ремонта или обслуживания.

Остальные вентиля нужны для включения или выключения нагревателя из системы водоснабжения.

Для монтажа можно использовать полипропиленовые или металлопластиковые трубы и фитинги.  Как их использовать поговорим в другой раз!

На этом закончим сегодняшний пост. До новых встреч!

Накопительные водонагреватели | Министерство энергетики

Обычные накопительные водонагреватели остаются самым популярным типом систем водяного отопления для дома. Здесь вы найдете основную информацию о том, как работают накопительные водонагреватели; какие критерии использовать при выборе подходящей модели; а также некоторые советы по установке, обслуживанию и безопасности.

Как они работают

Накопительный водонагреватель на одну семью предлагает готовый резервуар — от 20 до 80 галлонов — горячей воды. Он работает, выпуская горячую воду из верхней части бака, когда вы открываете кран горячей воды.Чтобы заменить эту горячую воду, холодная вода поступает на дно бака, гарантируя, что бак всегда полон.

Обычные источники топлива для водонагревателей включают природный газ, пропан, мазут и электричество. Узнайте больше о доступных видах топлива при выборе нового водонагревателя.

Поскольку вода в баке постоянно нагревается, энергия может быть потрачена впустую, даже если кран с горячей водой не работает. Это называется потерей тепла в режиме ожидания . Только водонагреватели без резервуара, такие как водонагреватели по запросу и водонагреватели без резервуара, позволяют избежать потерь тепла в режиме ожидания.Некоторые модели накопительных водонагревателей имеют сильно изолированный бак, что значительно снижает потери тепла в режиме ожидания и снижает годовые эксплуатационные расходы. Ищите модели с резервуарами, которые имеют тепловое сопротивление (R-значение) от R-12 до R-25.

Газовые и масляные водонагреватели также имеют потери энергии, связанные с удалением воздуха. Два типа водонагревателей — газовый водонагреватель с вентилятором и атмосферный водонагреватель герметичного горения — уменьшают эти потери. Посетите сайт Energy Basics, чтобы узнать больше о том, как работают обычные водонагреватели.

Вы также можете рассмотреть некоторые менее традиционные водонагреватели — водонагреватели с тепловым насосом и солнечные водонагреватели. Эти водонагреватели обычно более дорогие, но они обычно имеют более низкие годовые эксплуатационные расходы.

Выбор накопительного водонагревателя

Самый дешевый накопительный водонагреватель может оказаться самым дорогим в эксплуатации и обслуживании в течение всего срока службы. Хотя установка слишком большого размера может показаться привлекательной, она требует более высокой покупной цены и затрат на электроэнергию из-за более высоких потерь энергии в режиме ожидания.

Перед покупкой нового водонагревателя примите во внимание следующее:

Установка и обслуживание

Правильная установка и обслуживание вашего водонагревателя могут оптимизировать его энергоэффективность.

Правильная установка зависит от многих факторов. Эти факторы включают тип топлива, климат, местные строительные нормы и правила и вопросы безопасности, особенно в отношении сжигания воды в водонагревателях, работающих на газе и жидком топливе. Поэтому для установки накопительного водонагревателя лучше обратиться к квалифицированному специалисту по сантехнике и отоплению.При выборе подрядчика обязательно сделайте следующее:

• Запросите смету в письменной форме
• Спросите рекомендации
• Обратитесь в местное бюро Better Business Bureau
• Узнайте, получит ли компания местное разрешение, если необходимо, и понимает ли местные строительные нормы и правила и т. д.

Если вы решили установить его самостоятельно, сначала проконсультируйтесь с производителем водонагревателя. У производителей обычно есть необходимые инструкции по установке и эксплуатации.Кроме того, свяжитесь с вашим городом для получения информации о получении разрешения, если необходимо, и о местных нормах и правилах строительства водонагревателей.

Периодическое обслуживание водонагревателя может значительно продлить срок его службы и минимизировать потерю эффективности. Прочтите руководство пользователя для получения конкретных рекомендаций по обслуживанию.

Регулярное техническое обслуживание водонагревателей, в зависимости от типа / модели, может включать:

• Промывка литра воды из накопительного бака каждые три месяца
• Проверка клапана температуры и давления каждые шесть месяцев
• Осмотр анодный стержень каждые три-четыре года.

Повышение энергоэффективности

После того, как ваш водонагреватель правильно установлен и обслуживается, попробуйте некоторые дополнительные стратегии энергосбережения, которые помогут снизить ваши счета за нагрев воды. Некоторые энергосберегающие устройства и системы дешевле устанавливать вместе с водонагревателем.

E Источник | Убийцы батарей: как водонагреватели превратились в устройства хранения энергии в масштабе сети

Сетевые интерактивные водонагреватели ( GIWHs ) добавляют двунаправленное управление к электрическим резистивным водонагревателям, позволяя коммунальным предприятиям или сторонним агрегаторам быстро включать и выключать их.Эта функция превращает парк водонагревателей в гибкий носитель энергии — своего рода аккумулятор, способный ежесекундно увеличивать и уменьшать нагрузку на сеть. А GIWHs в настоящее время являются наименее дорогостоящим из имеющихся накопителей энергии. Коммунальные предприятия могут использовать парк водонагревателей, подключенных к сети, для переключения нагрузки, реагирования на спрос, арбитража, вспомогательных услуг или для реагирования на неожиданные события стабилизации сети.

Традиционное распространение новой технологии водонагревателей было кропотливо медленным процессом, но программы аренды водонагревателей могут значительно ускорить этот процесс.Самым большим препятствием, с которым в настоящее время сталкивается этот рынок, является постановление Министерства энергетики США ( DOE ), которое запрещает электрические водонагреватели с сопротивлением более 55 галлонов. Система отказа от прав была предложена, но еще не внесена в кодекс, и отрасль ожидает решения DOE .

Что такое сеточно-интерактивное водяное отопление?

Большинство людей думают о своем водонагревателе как об устройстве, предназначенном исключительно для нагрева воды в ванне или помощи в мытье раковины, полной посуды.Но электрические водонагреватели могут обеспечить одни из наиболее быстро реагирующих, гибких, масштабируемых и экономичных накопителей энергии.

Добавляя двунаправленное управление к водонагревателям сопротивления, GIWHs позволяет коммунальному предприятию или стороннему агрегатору быстро и многократно включать и выключать устройства. Двунаправленное управление — гораздо более мощный инструмент, чем стандартное прямое управление нагрузкой, которое позволяет отключать только устройства, поскольку эффективно превращает водонагреватель в батарею.Традиционные батареи обеспечивают питание при низкой генерации и поглощают ее при высокой генерации. Таким образом, они помогают регулировать подачу электроэнергии в соответствии с нагрузкой. GIWHs не могут подавать электроэнергию, но они обеспечивают точно такие же функциональные возможности, обращая это уравнение в обратном порядке: они могут модулировать нагрузку, чтобы следовать за генерацией. Во время избыточной генерации парк водонагревателей может быть включен для поглощения избыточной энергии, а во время недостаточной генерации их можно отключить, чтобы сбросить нагрузку и перераспределить существующую электроэнергию в сети.Таким образом, агрегированные GIWH могут действовать как виртуальные электростанции, чтобы быстро и эффективно контролировать количество энергии в сети. Более того, эти парки полностью масштабируемы и могут выполнять эту функцию за секунды.

Преимущества утилиты

GIWH позволяют коммунальному предприятию или агрегатору перемещать нагрузки, реагировать на спрос, сохранять доход за счет оптовой продажи электроэнергии, генерировать доход за счет вспомогательных услуг и поддерживать стабильность сети во время непредвиденных событий.

Переключение нагрузки и традиционная реакция на спрос. В дополнение к традиционному реагированию на спрос, которое сбрасывает нагрузки во время пикового спроса, GIWHs могут использоваться для переключения нагрузок и выполнения интеллектуального управления нагрузкой. Предварительная или постзарядка GIWH в часы пик и меньшие всплески в течение дня может сгладить кривую нагрузки, сохраняя при этом снабжение потребителей горячей водой. Вместо простого снижения пиковой нагрузки потребление энергии перераспределяется на периоды меньшего спроса (, рис. 1, ).

РИСУНОК 1: Стандартное прямое управление нагрузкой в ​​сравнении с интеллектуальным управлением нагрузкой

Арбитраж оптовой торговли электроэнергией. Поставщики электроэнергии могут взимать GIWHs , когда цена на энергию низкая, и разряжать их, когда цена высока, экономя коммунальные услуги и деньги своих клиентов. Эта стратегия может быть особенно полезна для кооперативов и муниципальных предприятий, где сэкономленные средства можно легко передать напрямую клиентам.

Выручка от дополнительных услуг. Коммунальные предприятия также могут использовать GIWH для регулирования частоты или других услуг.Регулирование частоты — или просто регулирование — это посекундное согласование генерации с нагрузкой. В зависимости от рынка регулирование может иметь значительный потенциал дохода. Кроме того, потребность в регулировании будет только увеличиваться по мере того, как в сеть будет добавлено больше возобновляемых источников энергии. Например, энергия солнца и ветра по своей природе колеблется в зависимости от наличия солнца и ветра, что приводит к неожиданным скачкам и падению генерации. Регулировка необходима для сглаживания этих колебаний и поддержания выработки в соответствии с нагрузкой.Не многие ресурсы обладают достаточной гибкостью для предоставления этой услуги, но накопители энергии могут сделать это очень хорошо.

Денежная стоимость регулирования частоты зависит от передающей организации, которая отслеживает и контролирует поставку электроэнергии высокого напряжения в сеть. Региональные передающие организации (RTO) охватывают большие межгосударственные территории, а независимые системные операторы (ISO) охватывают меньшие географические области. RTO PJM Interconnection требует гораздо более высоких затрат на регулирование частоты, чем большинство других RTO или ISO, что делает финансовые стимулы для GIWH намного выше на территории этой организации.Для PJM один водонагреватель, обеспечивающий ночное (восемь часов в день) регулирование частоты, может приносить примерно 140 долларов дохода в год. Поставщики заявляют, что использование GIWHs на территории PJM может привести к отрицательным годовым затратам на электроэнергию для потребителя; то есть, клиенты могут потенциально заработать деньги, предоставляя эту услугу, согласно официальному документу Steffes Corp. 2012 г., Grid-Interactive Electric Thermal Storage (GETS) Water Heating ( PDF ). Однако подтверждения этих цифр мы не видели.

Водонагреватели с тепловым насосом (HPWH) не могут обеспечить частотное регулирование почти так же, как электрические резистивные водонагреватели. Несмотря на то, что они представляют собой отличную энергоэффективную технологию и завоевывают долю рынка благодаря усилиям DOE и Energy Star, HPWH нельзя включать и выключать почти так же быстро, как электрические водонагреватели сопротивления. Они также потребляют меньше энергии, чем электрические водонагреватели. Таким образом, потенциальный доход от регулирования HPWH составляет лишь одну восьмую дохода от электрических резистивных водонагревателей.

Стабилизация сетки. Возможно, одна из самых ценных услуг, которые предоставляют GIWHs , — это способность реагировать на события стабилизации сети в течение нескольких секунд. Если трансформатор отключается или происходит другое непредвиденное событие, GIWHs позволяют коммунальному предприятию или агрегатору сбросить или увеличить нагрузку в течение нескольких секунд.

Дополнительные преимущества и последствия. Не все местоположения в сетке одинаковы. GIWH более ценны для областей с ограниченным распределением, чем для областей с избыточными ресурсами распределения, потому что они могут снизить пиковый спрос, потенциально позволяя коммунальному предприятию отложить обновления распределения.

Для территорий с обильными возобновляемыми источниками энергии, коммунальные предприятия или агрегаторы могут рассмотреть возможность использования возобновляемого накопительного водонагревателя (RSWH). В системах RSWH используется специальный дополнительный резервуар (или резервуары) для хранения тепла для улавливания недорогой или бесплатной избыточной электроэнергии из возобновляемых источников. Вспомогательный резервуар находится рядом с исходным резервуаром для горячей воды и поставляет горячую воду, произведенную из возобновляемых источников, когда она доступна. В резервуаре используется смесительный клапан для разбавления горячей воды с целью снижения температуры до стандартных уровней горячей воды для бытового потребления (ГВС) перед подачей воды потребителю.

Самый дешевый накопитель энергии

В письме в адрес DOE ( PDF ) от апреля 2014 года Терри Бостон, генеральный директор PJM, заявил: «Накопление электрического водонагревателя является наиболее экономически эффективным способом накопления энергии». Фактически, GIWH примерно на порядок дешевле, чем большинство других технологий. Сравнение стоимости различных технологий хранения энергии, экспортируемых с помощью ES-Select Tool из Sandia National Laboratories, показывает относительную стоимость хранения водонагревателя по сравнению с другими формами хранения (, рис. 2, ).

РИСУНОК 2: Стоимость хранения электрического водонагревателя меньше, чем у любого другого носителя данных

Новые технологии управления

На рынке представлены два новых элемента управления водонагревателем, специально разработанные для взаимодействия с сетью.

Первое решение разработано Steffes Corp. и использует хорошо изолированный бак и внешний блок управления. В настоящее время компания работает над интеграцией блока управления в водонагреватель в качестве заводского решения производителя оригинального оборудования (OEM). Алгоритм Штеффеса может управлять водонагревателями без изменений или допускать перегрев воды в баке, существенно удваивая емкость накопления энергии. Затем можно использовать смесительный клапан для разбавления воды, снижения температуры до стандартных уровней ГВС перед подачей ее потребителю.В ходе полевых испытаний компании Hawaiian Electric Co., которые были задокументированы в отчете об изменении и оценке годовой программы программ управления спросом, документ № 2007-0341 ( PDF ), перегрев воды в резервуаре не снизил эффективность. водонагревателя. Это связано с тем, что водонагреватель провел практически такое же количество времени при температурах ниже нормы, чем при температурах выше нормы, в результате чего эффективность стирки изменилась.

Второе решение предлагает компания Sequentric, которая разработала блок управления OEM, который может быть встроен в водонагреватель для повышения совместимости с сетью.Подход Sequentric добавляет резистивный нагревательный элемент с дистанционным управлением на дно резервуара для воды. В отличие от технологии Steffes, смесительный клапан не требуется, потому что температура никогда не превышает стандартные уровни ГВС. Поскольку вода в резервуаре естественным образом расслаивается, коммунальное предприятие или агрегатор будет контролировать первоначально холодную воду на дне резервуара. Дистанционно управляемый резистивный элемент используется для предварительного нагрева этой холодной «подпиточной» воды до любой температуры, вплоть до стандартной температуры ГВС.Таким образом поддерживается постоянная температура ГВС на выходе. Кроме того, если нагревательный элемент, управляемый сетью, выходит из строя или двунаправленное управление водонагревателем теряется, клиенту просто остается стандартный, работающий электрический водонагреватель (, рис. 3, ).

РИСУНОК 3: Органы управления водонагревателем

В дополнение к отдельным элементам управления водонагревателем, коммунальному предприятию или агрегатору потребуется программная услуга для объединения GIWH в управляемые парки.Это программное обеспечение должно отслеживать уровень заряда (температуру) отдельных водонагревателей, чтобы гарантировать, что каждый GIWH не будет заряжен чрезмерно (что приводит к более высоким температурам, чем предполагалось) или недозаряжен (что приводит к нехватке горячей воды, доступной для клиент).

Как Steffes Corp., так и Sequentric имеют собственное программное обеспечение и могут использовать свои соответствующие средства управления для обеспечения управляемости парком машин GIWH . Сервис агрегирования конкурирующего флота был разработан Service Logic совместно с Battelle Memorial Institute.Это предложение позволяет управлять любым типом водонагревателя, даже стандартными моделями электрического сопротивления, не предназначенными для взаимодействия с сетью.

Конечно, первостепенное значение имеет удовлетворение потребностей клиента в достаточном количестве горячей воды. На данный момент все известные нам тесты показали успех в этой области.

Пока не оказывает негативного влияния на клиентов

В случае водонагревателей Steffes, управляемых с помощью программного обеспечения Steffes, пилотные испытания не показали какого-либо отрицательного воздействия потребителей на доступность горячей воды.В ходе полевых испытаний, проведенных Hawaiian Electric, главный вывод заключался в том, что «горячая вода всегда была доступна для конечного пользователя».

В ходе испытаний стандартных электрических резистивных водонагревателей с использованием программного обеспечения Service Logic и Battelle Memorial Institute, заявленных производителем, температура подаваемой воды в верхней части резервуара оставалась постоянной, несмотря на колебания температуры в нижней части резервуара (рис. 4 ). Однако мы не видели независимых подтверждений этих данных.

РИСУНОК 4: Результаты самостоятельного тестирования Service Logic’s и Battelle Memorial Institute

Sequentric была протестирована Исследовательским институтом электроэнергетики и в настоящее время внедряется Hawaiian Electric, но нам еще предстоит увидеть результаты этих исследований.

Размещение

Альтернативные бизнес-модели, такие как коммунальное предприятие или третья сторона, предоставляющая услугу, а не товар, могут оказаться полезными. В Канаде примерно 15% всех водонагревателей в жилых домах принадлежат коммунальному предприятию или сторонним арендным компаниям и сдаются в аренду клиенту. Если коммунальное предприятие или третье лицо решат принять эту модель, они могут заменить существующий водонагреватель клиента на GIWH во время сбоя.При частоте отказов от 8 до 10 процентов в год для стандартных водонагревателей это приведет к распространению GIWH гораздо быстрее, чем рынок обеспечивал предыдущие технологии (например, водонагреватели без резервуаров). Аренда водонагревателя дает много преимуществ:

• Неисправный водонагреватель часто можно заменить менее чем за 24 часа без предварительной оплаты для клиента. Низкая ежемесячная плата (примерно 15 долларов США) за аренду водонагревателя часто более привлекательна для клиента, чем высокие единовременные расходы на замену водонагревателя, установленного водопроводчиком.
• Запасной водонагреватель часто имеет резервуар для хранения воды большего размера, что позволяет клиенту получать горячую воду дольше, чем он, вероятно, имел раньше.
• Если водонагреватель протекает, любой ущерб может быть покрыт страховкой коммунального предприятия или третьей стороны вместо страховки домовладельца.

Также был разработан новый технологический стандарт, который может упростить процесс распространения. Стандарт 2045 Ассоциации бытовой электроники — это, по сути, блок управления, который вставляется в совместимый стандартный водонагреватель и добавляет возможность взаимодействия с сетью (, рис. 5, ).Ценность этого стандарта двоякая: он может поддерживать любую коммуникационную технологию (включая Wi-Fi, сотовую связь и радиочастоту), что делает интерфейс независимым от сетевой инфраструктуры коммунального предприятия или агрегатора. Это может снизить потребность в грузовых автомобилях (визитах технических специалистов в дома клиентов), позволяя клиентам устанавливать надстройку самостоятельно, как только коммунальное предприятие или агрегатор и заказчик будут готовы добавить возможность взаимодействия с сетью.

РИСУНОК 5: Модульное управление связью

Что сейчас происходит с

Great River Energy, компания по производству и передаче электроэнергии из Миннесоты, в настоящее время контролирует около 70 000 водонагревателей большой мощности, что дает своим клиентам арбитражные выгоды. Кооператив заряжает GIWH в ночное время, когда оптовые рыночные цены на электроэнергию низкие, экономя деньги своих клиентов и обеспечивая те же удобства. Dairyland Power Cooperative, еще одна генерирующая и передающая компания в Висконсине, также имеет большой парк водонагревателей, которые она использует для арбитража.Нам неизвестно о каких-либо коммунальных предприятиях или агрегаторах, которые в настоящее время контролируют GIWH для регулирования частоты, хотя PJM протестировала эту стратегию и обнаружила, что GIWH смогли успешно следовать сигналу регулирования.

Самым большим препятствием, с которым в настоящее время сталкивается рынок GIWH , является постановление DOE от 2012 года, которое требует к 2015 году поэтапного отказа от электрических водонагревателей большой емкости (более 55 галлонов) и замены HPWH.К сожалению, как упоминалось ранее, потенциальный доход от частотного регулирования HPWH составляет лишь одну восьмую от дохода стандартных электрических водонагревателей. Многие партии выступили против этого постановления DOE . В ответ DOE предложил систему отказа, позволяющую производителям производить GIWH более 55 галлонов. Однако предложенный отказ еще не принят. В письме PJM Interconnection в апреле 2014 года в адрес DOE , на которое упоминалось ранее, RTO настоятельно призывает правительственное агентство ускорить процесс принятия решений и ввести кодекс системы отказа.Статус процесса принятия решения доступен на веб-сайте федеральных нормативных актов.

Водонагреватель в качестве сетевой батареи, версия 2.0

Бытовой электрический водонагреватель, долгое время являвшийся тихим партнером в программах реагирования на спрос со стороны коммунальных предприятий, проходит ряд изменений, которые могут превратить его в инструмент, способный справиться с проблемами, возникающими на границе сети.

Часть этой работы связана с передовыми пилотными проектами, направленными на создание виртуальных батарей из тысяч водонагревателей, объединенных в быстро реагирующие системы управления, реагирующие на энергосистему.Канадский проект PowerShift Atlantic или демонстрационный проект Тихоокеанского Северо-Запада, поддерживаемый Министерством энергетики США, являются хорошими примерами такого подхода.

Или это может быть простая модернизация, стоимостью около 20 долларов в дополнительных деталях, направленная на превращение классического электрического резервуара для горячей воды сопротивления в «революционную технологию нагрева воды с переменной производительностью и сеткой».

Именно так Sequentric Energy Systems описывает свой последний вклад в зарождающуюся концепцию «водонагреватель как интеллектуальный сетевой ресурс».На прошлой неделе стартап из Атланты получил патент США на свою технологию. На прошедшем на этой неделе форуме ACEEE Hot Water Forum — конференции, посвященной эффективным способам нагрева воды — Sequentric объявила о своем первом производственном партнере, Vaughn Thermal Corp. из Массачусетса, которая планирует начать производство устройств для покупателей коммунальных услуг.

Итак, в чем был большой прорыв? По словам генерального директора Sequentric Даниэля Флора, для этого нужно лишь воспользоваться преимуществом того, как горячая вода поднимается, а холодная опускается в бак нагревателя.Большинство водонагревателей нагревают весь резервуар с водой, оставляя мало места для маневра в том, как часто коммунальные службы могут включать и выключать их, не влияя на температуру, раздражая клиентов и делая их непригодными для массового развертывания.

Но добавление дополнительного нагревательного элемента в нижней части резервуара, где находится холодная вода, позволяет коммунальным службам включать и выключать его по желанию, оставляя горячую воду в верхней части резервуара со стабильной температурой, сказал он. .

По его словам, это решает четыре ключевые проблемы: «Как дать коммунальной компании время, как обеспечить ее безопасность, как поддерживать горячую воду и как сделать это простым?»

Это проблемы, которые ограничивают сегодняшние программы реагирования на спрос на водонагреватели.У традиционных водонагревателей есть довольно строгие ограничения на то, как часто их можно выключать и на какое время, прежде чем вода станет достаточно холодной, чтобы домовладельцы заметили это. Точно так же программы, использующие водонагреватели для поглощения избыточной энергии — например, для использования энергии ветра, которая в противном случае была бы сокращена из-за отсутствия спроса, — могут только увеличить тепло до того, как оно начнет становиться опасно горячим, угрожающим. безопасность домовладельца и целостность самого водонагревателя.

Этот новый дизайн, напротив, позволяет коммунальным предприятиям «увеличивать пропускную способность — и брать на себя более 100 процентов времени», — сказал Флор.Вот диаграмма, показывающая, как коммунальное предприятие, использующее один из водонагревателей Sequentric, может использовать этот нижний нагревательный элемент таким образом, чтобы вызывать значительные подъемы и спады в нижней, более холодной части резервуара, сохраняя при этом температуру воды наверху резервуара стабильной. :

Что можно сделать с водонагревателем, управляемым коммунальным предприятием, с таким диапазоном и гибкостью? Новый пилотный проект, проводимый Battelle, некоммерческой организацией из Колумбуса, штат Огайо, которая управляет лабораториями Министерства энергетики, включая Тихоокеанскую северо-западную национальную лабораторию, и оператором среднеатлантической сети PJM, проверяет одну возможность: превратить водонагреватели, разбросанные по нескольким коммерческим кампусам, во вторую. посекундное частотное регулирование чувствительных нагрузок.

«Одна из задач регулирования частоты — это проверить для PJM, что вы сделали то, что они просили вас сделать», — сказал Джейсон Блэк, руководитель исследований в области энергетики и окружающей среды в Battelle. «Особенно, когда у вас есть 1000 водонагревателей и [PJM] говорит:« Дайте мне 30 киловатт »», что соответствует примерно пяти или шести водонагревателям.

«У нас есть запатентованная нами запатентованная методология, с помощью которой мы можем очень прозрачно показать PJM, что мы делаем, объявив график для каждого отдельного водонагревателя», — сказал он.В то время как Battelle модернизирует существующие водонагреватели с помощью контроллера нагрузки Sequentric, он также протестировал новую конструкцию компании, которая, по его словам, может «обеспечить дополнительный, более точный контроль и обеспечить дополнительную емкость по сравнению с традиционным водонагревателем».

Эта способность хранения критически важна для уравновешивания 24-часовых колебаний спроса и предложения в сети, отметил Флор. Например, можно управлять водонагревателями, чтобы вода на дне резервуаров медленно охлаждалась, чтобы «в полночь у нас была относительно небольшая мощность», ровно столько, чтобы удовлетворить потребности домашнего хозяйства в горячей воде.Затем в течение ночи, «когда подует ветер, до семи утра, зарядите его», нагревая всю воду в баке.

Затем, когда наступает утренний пик потребления электроэнергии, водонагреватель можно почти полностью отключить, чтобы использовать накопленный объем горячей воды. С этого момента «в течение дня мы все еще вкладываем энергию, но в меньшей степени, чем выходит», — сказал он.

По его словам, эта избыточная мощность также может быть использована для поглощения энергии, которая поступает при всплеске энергии ветра или отключении подстанций.«Кодовое название, которое у нас есть с Battelle, — это режим« Spinal Tap »- он идет на 11», — сказал он. «Возможность выборочно перезаряжать, оставляя что-то в резерве, на всякий случай — но все же безопасно, чтобы домовладелец не обгорел, а срок службы резервуара не пострадал».

По его словам, такие циклы глубокой разрядки и перезарядки могут сократить срок службы аккумуляторов, которым требуется выполнять аналогичные задачи. Но что еще более важно, в отличие от батарей, в Соединенных Штатах уже установлено около 50 миллионов электрических водонагревателей, готовых для хранения энергии ветра и быстрого реагирования.

Как водонагреватели с таким новым дизайном могли попасть в дома и подключиться к инженерным сетям, которые в них нуждаются? Стивен Коеп, менеджер по продажам коммунальных услуг в Vaughn, отметил, что водонагреватели заменяются каждые десять-пятнадцать лет или около того, гораздо чаще, чем большинство других бытовых приборов, что может сделать их одними из первых «умных приборов», получивших широкое распространение на рынке.

«Модернизация интерактивного управления сетью проводилась в небольших масштабах для демонстрационных проектов, но я думаю, что это менее жизнеспособный вариант, чем возможность использовать в своих интересах 8-10-процентный средний оборот электрических водонагревателей каждый год», — сказал он.«И дополнительные затраты на добавление блока управления на заводе в Воне, вероятно, составляют десятую часть стоимости модернизации», — добавил он.

«Несмотря на свой новый патент, Sequentric не занимается водонагревателями», — отметил Флор. Скорее, он производит датчики и средства управления для конечных нагрузок, а также программное обеспечение для управления сетью, которая соединяет их с коммунальными предприятиями или системами оператора сети. «Мы даем им телеметрию в реальном времени, и они решают, как управлять сетью, а мы берем на себя обслуживание — и все работает в режиме реального времени», — сказал он.

По его словам, компания участвует примерно в 26 проектах, в которых подключено около 2100 устройств. Примерно две трети из них представляют собой водонагреватели, в которых сенсоры и система управления Sequentric обеспечивают данные о напряжениях, температуре, показаниях трансформатора тока, информацию о состоянии реле, обнаружение утечек и каналы связи с операторами, обычно через сотовую или широкополосную сеть Интернет.

В рамках канадского проекта PowerShift Atlantic компания Sequentric модернизировала ряд водонагревателей, которые коммунальные предприятия сдают в аренду клиентам.По словам Флора, программы аренды водонагревателей являются естественной целью при разработке нового водонагревателя Sequentric. На Среднем Западе США и в Онтарио коммунальное предприятие Direct Energy имеет парк из около 1,25 миллиона арендованных водонагревателей, и аналогичные программы спонсируются Управлением долины Теннесси и другими организациями.

По его словам, компания New Brunswick Power, один из участников программы PowerShift, заменяет около 10 000 арендованных водонагревателей в год и взимает с клиентов 6 долларов в месяц в счет за электроэнергию.Он добавил, что когда эти водонагреватели выходят из строя или начинают протекать, у предприятия появляется стимул их быстро заменить.

Помимо программ прямого лизинга, существует целый мир водонагревателей, которые в конечном итоге можно было бы превратить в более гибкие коммунальные предприятия. В тридцати пяти штатах коммунальные предприятия используют программы управления нагрузкой на водонагреватель, которые включают и выключают их с помощью дистанционного управления, чтобы помочь снизить нагрузку во время пиков сети. В Соединенных Штатах сельские кооперативы являются крупными потребителями — Национальная ассоциация сельских электрических кооперативов (NRECA) насчитывает около 220 коммунальных предприятий с программами реагирования на потребности в водонагревателях, и еще 100 их планируют.

Одним из возможных препятствий для расширения этого рынка является вопрос о том, следует ли расширять электрическое водонагревание или вместо этого заменять его водонагревателями, работающими на природном газе, водонагревателями с тепловыми насосами, солнечными системами горячего водоснабжения или другими вариантами с более высоким КПД. Ранее в этом году Министерство энергетики предложило стандарты эффективности водонагревателей на 2015 год и последующие годы, которые могут исключить появление на рынке многих электрических водонагревателей.

Сторонники водонагревателей, способных реагировать на спрос, в том числе NRECA, PJM, Американская ассоциация государственной энергетики, Институт Эдисона по электричеству и производитель умных водонагревателей Steffes Corporation, попросили Министерство энергетики пересмотреть эти правила, которые могут иметь более широкое влияние на производители водонагревателей по всему спектру.

***

Сеть с участием лидеров из GE, SDG & E, IBM, AT&T, Intel, PG&E и других по таким темам, которые стимулируют инновации на краю сети. Узнайте больше о нашем новом исполнительном совете Grid Edge.

Накопительные водонагреватели

Накопительные водонагреватели на сегодняшний день являются наиболее распространенным типом систем водяного отопления в домах. Накопительный водонагреватель, установленный в доме на одну семью, может вмещать от 20 до 80 галлонов горячей воды круглосуточно.

Когда горячая вода необходима в доме для таких действий, как купание, стирка или мытье посуды, вода выходит из верхней части бака, когда вы открываете кран с горячей водой. По мере выпуска горячей воды холодная вода поступает на дно резервуара, чтобы резервуар оставался полным. Чтобы горячая вода всегда была доступна в доме, вода в баке постоянно нагревается, даже когда кран с горячей водой не работает. Это приводит к потере тепла в режиме ожидания. Некоторые модели накопительных водонагревателей имеют сильно изолированные баки, которые могут снизить тепловые потери и снизить потребность в топливе для нагрева воды.Изоляция между накопительным баком и внешней рубашкой замедляет эту потерю тепла, но не может полностью ее устранить.

Источники топлива

Источники топлива для накопительного водонагревателя включают природный газ, пропан, мазут и электричество. Водонагреватели на природном газе и пропане в основном работают одинаково. Газовая горелка под баком нагревает воду. Термостат открывает газовый клапан при понижении температуры воды. Клапан закрывается, когда температура поднимается до заданного значения термостата.Водонагреватели, работающие на жидком топливе, работают аналогично, но у них есть мощные горелки, которые смешивают масло и воздух в испаряющемся тумане, воспламеняемом электрической искрой.

Электрические водонагреватели имеют один или два электрических элемента, каждый со своим термостатом. С двумя электрическими элементами резервный элемент в нижней части бака поддерживает минимальную настройку термостата, в то время как верхний элемент потребности обеспечивает восстановление горячей воды, когда потребность возрастает.

Газовые и масляные водонагреватели могут терять тепло, когда выбросы от процесса сгорания выводятся наружу.Газовый водонагреватель с вентилятором и атмосферный водонагреватель герметичного сгорания имеют механизмы, которые могут уменьшить эти потери. В газовом водонагревателе с вентилятором используется вытяжной вентилятор, который регулирует воздух, проходящий через горелку, что сводит к минимуму количество избыточного воздуха во время горения, повышая эффективность. Атмосферный водонагреватель герметичного сгорания использует систему сгорания и вентиляции, которая полностью изолирована от дома.

Best Water Heater Buying Guide

Водонагреватели резервуара обычно вмещают 40, 50 или 55 галлонов или более.Размер, который вы покупаете, зависит от количества людей, живущих в вашем доме, и вашего максимального потребления воды. Семья из четырех человек, например, может несколько раз принять душ, запустить посудомоечную машину и выстирать одну или две партии белья в среднем за день, что в сумме составляет 100 галлонов горячей воды или более. Но это не означает, что домохозяйству нужен резервуар на 100 галлонов.

Для водонагревателей с накопительным баком важно учитывать рейтинг за первый час, который представляет собой количество галлонов, которое водонагреватель может подать за час, начиная с полного резервуара.Вы найдете FHR на этикетке EnergyGuide. Чтобы рассчитать, какая частота сердечных сокращений будет работать для вашего дома, используйте калькулятор на веб-сайте Energy Saver.

В результате недавно обновленных стандартов эффективности водонагреватели объемом менее 55 галлонов теперь имеют повышение эффективности на 4 процента, а водонагреватели объемом 55 галлонов или более имеют прирост эффективности от 25 до 50 процентов, в зависимости от используемой технологии — тепловой насос или конденсация. (См. Типы водонагревателей ниже.)

И не думайте, что новый водонагреватель поместится там, где был ваш старый.Из-за повышенной изоляции и других улучшений эффективности некоторые новые модели могут быть шире и / или выше, чем ваш старый водонагреватель.

Бесконтактные водонагреватели, конечно, не вмещают много воды, поэтому нужно искать число галлонов в минуту (галлонов в минуту). Это число, которое говорит вам, сколько горячей воды водонагреватель может подать за установленный период времени. Чем выше GPM, тем больше горячей воды может подать агрегат. Если у вас большая семья и несколько ванных комнат, вам понадобится безрезервуарный водонагреватель с более высоким GPM.Например, в обычном душе расходуется до 2,5 галлона в минуту. Более новые стиральные машины используют от 7 галлонов (фронтальная загрузка) до 19 галлонов (мешалка с верхней загрузкой) на одну стирку, но более старые модели могут использовать до 32 галлонов на загрузку, как указано ниже. Соответственно рассчитайте свои потребности.

Для получения дополнительной информации, вы можете проверить наши характеристики водонагревателя.

Газовые и электрические водонагреватели

Водонагреватели — это не то, что привлекает внимание на Pinterest.

Но когда ваш кончится, новый водонагреватель быстро станет вашим самым желанным основным прибором.Мы расскажем вам, что вам нужно знать перед покупкой электрического или газового водонагревателя, чтобы вы могли выбрать лучший вариант для своего дома.

Прежде всего: стоимость, типы и хранение водонагревателей

По данным Министерства энергетики США, расходы на отопление воды являются вторыми по величине расходами в наших домах, составляя от 14% до 18% наших счетов за коммунальные услуги. Это делает выбор подходящего водонагревателя важным решением не только для вашего комфорта, но и для контроля над расходами на электроэнергию.

Здесь мы рассмотрим четыре типа. Все они сохраняют поджаренную воду в изолированном резервуаре для хранения, пока она не будет использована. И все, за исключением точек использования, являются системами для всего дома:

Популярные чтения

6 кухонных материалов, которыми никогда не пользуются опытные специалисты по ремоделированию

Кухня

Долговечность является ключевым моментом при ремонте кухни, но это не требует больших затрат.

Простое 5-шаговое руководство по покраске бетона

Живопись и освещение

Покраска бетонных поверхностей требует больше навыков, инструментов и времени, чем нанесение покрытия на гипсокартон.Вот как это сделать правильно.

7 естественных способов уничтожить дворовые сорняки

Двор и патио

Вот 7 способов убить сорняки с помощью предметов домашнего обихода. Вы сэкономите деньги, не проявив милосердия к незваным гостям.

1. Стандартный
2. Высокоэффективный
3. Солнечный
4. Водонагреватели в месте использования

К сведению: Пятый тип, безбаквальные водонагреватели, нагревает холодную воду по запросу только по мере необходимости.Это делает их более эффективными, чем стандартные модели резервуаров, но их покупка и установка обходятся дороже. А модели без бака не всегда могут удовлетворить потребности в горячей воде в домах с высоким спросом.

Большинство водонагревателей работают на газе или электричестве. Тип энергии, доступный в вашем доме, будет иметь значение при принятии решения о том, какой водонагреватель вам следует купить.

Самые популярные советы по уходу за домом

17 вещей, которые нельзя делать с домом

Советы по уходу за домом

Сохраните винтажные обои, но модернизируйте этот ретро-термостат, отнимающий время и деньги, до программируемого.

Вы только думаете, что это правда: 10 мифов, которые стоят вам времени и денег

Советы по уходу за домом

Копите деньги для более важных вещей, например, для ипотеки.

5 хитростей, чтобы ваши трубы не взорвались этой зимой

Советы по уходу за домом

Даже если вам кажется, что они уже начали мерзнуть.

Определите 9 проблем с этим домом (советы новым домовладельцам)

Советы по уходу за домом

Признаки того, что вы плохо разбираетесь в обслуживании домовладельцев, например, припарковались на траве.

12 вопросов, которые вы хотели бы задать перед переездом

Советы по уходу за домом

Избегайте сожалений, зная, какие вопросы задать РИЭЛТОРУ® или владельцу, прежде чем переехать в новый дом.

Водонагреватели стандартного резервуара для хранения

Безусловно, самый популярный вариант, стандартные водонагреватели используют газовое пламя или электрический нагревательный элемент для нагрева воды.

В зависимости от ваших местных затрат на коммунальные услуги газовые водонагреватели обычно дешевле в эксплуатации, чем электрические.Они также стоят дороже, чем электрические. Однако, исходя из экономии энергии, газовые обогреватели обычно компенсируют разницу в цене примерно за один год.

Стоимость: От 300 до 600 долларов за газ; От 250 до 500 долларов за электричество. Затраты на установку увеличивают от 700 до 2000 долларов.

Водонагреватели стандартные бытовые:

• Иметь емкость от 20 до 80 галлонов (Но, сюрприз! Важнее всего не емкость галлонов. Скорее, это показатель эффективности, называемый оценкой за первый час.Подробнее о первых часах работы ниже.)
• Менее дорогие, чем другие типы водонагревателей
• Имеют средний срок службы от восьми до 15 лет

Высокоэффективные водонагреватели резервуара для хранения

Как следует из названия, высокоэффективные модели (HE) — это самые энергоэффективные водонагреватели с накопительными баками, которые вы можете купить. Вы найдете как газовые, так и электрические модели.

Большинство газовых водонагревателей имеют коэффициент энергии (EF), установленный Министерством энергетики США, чтобы помочь потребителям сравнить эффективность аналогичных приборов.Чем больше число EF, тем эффективнее прибор.

Стандартные газовые водонагреватели имеют EF от 0,50 до 0,60. С другой стороны:

• Водонагреватели HE, не имеющие сертификата Energy Star, имеют EF около 0,62.
• Водонагреватели HE, сертифицированные Energy Star, имеют EF 0,67 или выше. Они потребляют на 10-20% меньше энергии, чем их стандартные аналоги. Это может дать экономию до 140 долларов в год и до 2900 долларов в течение срока службы резервуара.

Стоимость: Примерно от 620 до 1500 долларов.Установка добавляет от 700 до 2000 долларов, в зависимости от вашего местоположения.

Что делать, если вам нужен высокоэффективный электромобиль? Ваш выбор — тепловой насос или гибридный водонагреватель. Это единственные электрические водонагреватели, сертифицированные Energy Star. Они дороже газовых высокоэффективных.

Они переносят тепло из окружающего воздуха в воду в резервуаре. По этой причине они лучше всего подходят для климата с умеренным и жарким климатом.

Они стоят больше, чем стандартные электрические обогреватели, но могут окупить разницу в цене менее чем за два года.Модель Energy Star потребляет до 65% меньше электроэнергии, чем стандартный электрический водонагреватель, и может сэкономить до 3000 долларов в течение срока службы прибора.

Водонагреватели с тепловым насосом:

• Требуется много места — около 1000 кубических футов воздуха вокруг устройства. Они также должны быть расположены в месте вашего дома, которое постоянно находится в диапазоне от 40 до 90 градусов, чтобы они могли втягивать теплый окружающий воздух.
• Иметь средний срок жизни от восьми до 15 лет.

Стоимость: от 1100 до 3000 долларов. Затраты на установку увеличивают от 1400 до 2000 долларов.

Солнечный водонагреватель

Солнечные водонагреватели могут сократить ваши расходы на нагрев воды вдвое по сравнению со стандартным водонагревателем — если вы готовы заплатить немалую сумму. Они состоят из двух основных компонентов:

• Тепловой коллектор, расположенный на крыше вашего дома или во дворе
• Резервуар и резервный источник горячей воды — газовый или электрический резервуарный водонагреватель — для обеспечения подачи горячей воды в пасмурную погоду и холодные дни

Работают одним из двух способов:

• Системы прямого нагрева нагревают воду в трубках внутри коллектора, а затем отправляют воду в резервуар для хранения для дальнейшего использования.Поскольку система циркуляции воды проходит за пределами дома, прямые солнечные системы водоснабжения не рекомендуются для климата, где вероятны отрицательные температуры.
• Закрытые или непрямые системы направляют нагретую солнцем антифриз из коллектора через замкнутый контур циркуляции в бак вашего водонагревателя. Внутри резервуара жидкость, нагретая солнечными батареями, проходит через змеевики и нагревает окружающую воду, прежде чем вернуться в коллектор.

Стоимость: примерно от 8 000 до 10 000 долларов на оборудование и установку в регионах, где наблюдается замерзание; затраты вдвое ниже, чем в тех областях, где защита оборудования от замерзания не требуется.

Может пройти до 30 лет (больше, чем их прогнозируемый срок службы), прежде чем их сбережения энергии окупят авансовые затраты. Местные скидки и налоговые льготы могут снизить их стоимость.

Солнечные водонагреватели:

• Лучше всего подходят для мягкого и жаркого климата, поскольку экономия энергии может быть уменьшена или уменьшена в холодные и пасмурные дни
• Имеют средний срок службы 20 лет
• Работают наиболее эффективно, когда коллектор расположен близко к резервуару

Точка водонагреватели бывшие в употреблении

Они дополняют водонагреватель всего дома, обеспечивая горячую воду для определенного применения, например, для кухонного смесителя.Они сокращают расход воды на то, чтобы кран нагрелся.

Если у вас есть базовые навыки слесаря, вы можете самостоятельно установить водонагреватель на месте использования.

Большинство моделей являются электрическими и имеют разную вместимость галлонов: 2,5, 6, 10, 15, 20 и 30 галлонов. Емкость 20 и 30 галлонов рекомендуется для небольших отдельно стоящих строений и дополнительных домов, которые не требуют целого. -домашний водонагреватель.

Стоимость: около 200 долларов за нагреватель на 2,5 галлона до 400 долларов за нагреватель на 30 галлонов.

Хотя водонагреватель в месте использования может уменьшить потери воды, вы добавите в свой дом еще один энергоемкий прибор, который увеличит ваши расходы на коммунальные услуги.

К сведению: Energy Star не сертифицирует водонагреватели в местах использования.

Что важнее галлонов? Рейтинг в первый час

Домовладельцы часто покупают водонагреватели в зависимости от мощности. Хотя водонагреватель на 80 галлонов обычно удовлетворяет ежедневные потребности в горячей воде семьи из трех или четырех человек, не каждый водонагреватель с баком на 80 галлонов производит одинаковое количество горячей воды в час.

Что вам действительно нужно знать, так это номинальная мощность водонагревателя в первый час (FHR). FHR сообщает вам, сколько горячей воды надежно подаст агрегат за установленный промежуток времени. Ваша семья из четырех человек использует 40 галлонов горячей воды, собираясь утром в один и тот же час? Водонагреватель на 80 галлонов с FHR 30 галлонов не справится.

Продавец или профессиональный установщик водонагревателей может помочь вам решить, какой FHR вам подходит. Или посмотрите этот рабочий лист FHR от Министерства энергетики.

Функции и дополнительные возможности, которые у вас должны быть

Латунные клапаны: Баки имеют клапан в основании, который позволяет легко опорожнять воду во время планового технического обслуживания (которое следует делать не реже одного раза в год). Прочный латунный клапан прослужит дольше пластикового.

Стеклянный резервуар: Это сверхпрочный слой фарфорового стекла внутри резервуара для воды, который борется с коррозионными эффектами накопления воды.

Цифровые дисплеи: Они добавляют функции, позволяя пользователям легко контролировать нагрев воды и устанавливать собственные настройки.Собранные вами данные могут помочь изменить режим использования горячей воды для снижения затрат на электроэнергию.

Длительные гарантии: Гарантия охватывает от трех до 12 лет. Баковые водонагреватели с более длительной гарантией, как правило, лучше по качеству. У них также есть более крупный нагревательный элемент, который предотвращает накопление минеральных отложений на дне резервуара. Накопление может сократить срок службы танка.

Связано: Как снизить потребление энергии водонагревателем

Как работает водонагреватель

Вероятно, вы не тратите много времени на размышления о своем водонагревателе, и это хорошо.Пока он производит горячую воду, вам действительно нечего делать. Но вы должны иметь хотя бы базовое представление о том, как работает система и какие варианты у вас есть, когда нагреватель нуждается в замене.

Существует четыре основных типа бытовых водонагревателей: баковые, гибридные, безбаковые и точки использования. Водонагреватели на сегодняшний день являются наиболее популярными, но водонагревателей без резервуаров ежегодно растут в геометрической прогрессии. Гибридные модели относительно новые, но их стоит рассмотреть, если вы стремитесь к максимальной энергоэффективности.А водонагреватели идеально подходят для быстрой подачи горячей воды к кранам и приборам, расположенным далеко от основного водонагревателя дома.

Вот краткие объяснения того, как работает каждый тип:

Водонагреватели резервуарного типа

JulNichols, Getty Images

Электрический водонагреватель

Westinghouse

Подавляющее большинство домов имеют обычные водонагреватели резервуарного типа, работающие на газе или электричестве.Вообще говоря, газовые водонагреватели дороже, чем электрические модели, но дешевле в эксплуатации, потому что газ дешевле электричества. Однако электрические водонагреватели более эффективны, чем газовые модели, и имеют более высокий коэффициент энергоэффективности.

Как следует из названия, нагреватель резервуарного типа имеет большой изолированный резервуар для хранения горячей воды до тех пор, пока она не понадобится. Вот как это работает: холодная вода поступает на дно резервуара и нагревается либо пламенем газа под резервуаром, либо электрическими элементами, подвешенными внутри резервуара.Регулируемый термостат регулирует и поддерживает температуру воды. Клапан сброса давления предотвращает чрезмерное повышение давления внутри резервуара.

Когда требуется горячая вода из крана или прибора, нагретая вода выкачивается через верхнюю часть бака через трубы подачи горячей воды в дом. Когда уровень воды в баке падает, он автоматически наполняется холодной водой, и весь процесс начинается заново.

Водонагреватели резервуарного типа бывают разных размеров, от 20 до 80 галлонов, но для большинства домашних хозяйств достаточно резервуара на 40 или 50 галлонов.Если вы покупаете газовый водонагреватель, подумайте о конденсационном блоке. Он работает с более высокой эффективностью, улавливая горячие выхлопные газы до того, как они выйдут из дымохода, и перенаправляя их через змеевик в основании агрегата. Поступающая холодная вода поглощает большую часть тепла газов.

Обратной стороной водонагревателей резервуарного типа является то, что они содержат ограниченный запас горячей воды и могут с трудом подавать достаточно горячей воды в периоды высокого спроса. Кроме того, водонагреватели сжигают энергию (газ или электричество) днем ​​и ночью для поддержания температуры воды, независимо от того, использует ли кто-либо горячую воду, — явление, известное как потеря тепла в режиме ожидания.

GE

Гибридный электрический водонагреватель GeoSpring

Гибридный водонагреватель — это водонагреватель резервуарного типа, оборудованный электрическим тепловым насосом. Насос установлен на верхней части резервуара для хранения воды и использует компактный компрессор и змеевик испарителя для улавливания тепла из воздуха в помещении и последующей передачи его поступающей холодной воде. В результате гибридная модель потребляет на 60% меньше энергии, чем обычный водонагреватель.

Теперь за такую ​​высокую эффективность нужно платить больше: гибридный водонагреватель стоит почти в два раза больше, чем стандартный водонагреватель, но большинство семей окупают эти дополнительные расходы в течение трех-четырех лет за счет более низких счетов за электроэнергию. А государственные и местные скидки на электроэнергию могут еще больше сократить время окупаемости.

Noritz

Бесконтактный пропановый водонагреватель

Водонагреватели без бака — это компактные настенные устройства, которые обеспечивают горячей водой весь дом, а не только один кран, и их часто называют проточными водонагревателями или водонагревателями по запросу.И, как вы уже догадались, у этого типа водонагревателя нет громоздкого накопительного бака.

Вот как это работает: водонагреватель без бака простаивает, пока в доме не откроется кран с горячей водой. Затем в установку втягивается холодная вода, и датчик потока включает электрический нагревательный элемент или газовую горелку, которая нагревает внутренний теплообменник. Когда холодная вода проходит через теплообменник, она нагревается до заданной температуры. Затем горячая вода выходит из нагревателя и направляется непосредственно к крану или устройству, а не в накопительный бак.Горючие газы, производимые газовыми установками, отводятся через специальную герметичную вентиляционную трубу.

Когда кран горячей воды отключается, нагреватель отключается, и в этом заключается основное преимущество водонагревателей без резервуара: поскольку нет резервуара для хранения, который можно было бы заполнить, модели без резервуара нагревают воду только тогда, когда это необходимо. . В результате водонагреватель без бака, доставляющий 40 галлонов горячей воды в день, потребляет примерно на 34% меньше энергии, чем стандартный водонагреватель.

А для еще большей энергоэффективности рассмотрите водонагреватель без бака для конденсата, который работает с КПД от 90% до 98%; агрегаты без бака без конденсата работают на все еще впечатляющих 80% или около того.

А поскольку нет накопительного бака, водонагреватели без бака обеспечивают неограниченный запас горячей воды, что является настоящим бонусом для больших семей. А нагреватели без бака служат до 20 лет, что почти в два раза дольше, чем у стандартных водонагревателей бакового типа. С другой стороны, покупка и установка водонагревателей без бака обходятся дороже, чем стандартные водонагреватели, и их ремонт зачастую обходится дороже.

Водонагреватели в местах использования

Bosch

Электрический водонагреватель в мини-баке

В отличие от ранее упомянутых водонагревателей для всего дома, водонагреватели для точек использования представляют собой компактные модели без бака, которые почти мгновенно доставляют горячую воду в одно конкретное место, например, в раковину в ванной или душ.

Этот тип электронагревателя чаще всего устанавливается на светильники, расположенные далеко от основного водонагревателя. Его самый большой плюс в том, что он устраняет общее раздражение, связанное с открытием крана и последующим ожиданием горячей воды. Такое неудобство тратит не только время, но и огромное количество воды и энергии.

Размеры большинства устройств на месте использования составляют всего около 10 дюймов x 13 дюймов, поэтому они легко помещаются внутри туалетных столиков и шкафов, а также отличаются простой установкой через разъем.Водонагреватели в местах эксплуатации чрезвычайно надежны и могут прослужить до 25 лет. А поскольку в водонагревателях в месте использования отсутствуют потери тепла в режиме ожидания, вся потребляемая энергия передается через кран. Конечно, если поблизости нет электрической розетки GFCI для подключения устройства, вам придется нанять электрика для ее установки.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.