Виды конструкции бойлера

Виды конструкции бойлера

Конструкция бойлера представляет собой ряд согласованно работающих устройств. Целью их эксплуатации является получение горячей воды определенного объема. Главными отличительными особенностями конструкции нагревателей является способ прохождения воды - накопительный или проточный. В накопительных электрических водонагревателях, повсеместно называемых бойлерами, вода набирается (накапливается) в баке определенного объема, и в течение нескольких часов нагревается до заданной в регулировках температуры.

Схема устройства накопительного нагревателя

Изображение 1. Схема устройства накопительного нагревателя.

По мере расходования горячей в бак поступает холодная вода, для подогрева которой автоматически включаются нагревательные элементы. Когда горячая вода израсходована полностью, следующая партия подогретой жидкости будет готова через 2-3 или 4 часа (в зависимости от объема). Этого недостатка лишены проточные конструкции нагревателей воды. В них нагревается поток воды и сразу подается к горячему крану. В такой системе водоснабжения горячая вода может быть получена круглосуточно, без перерывов для нагрева.

Недостатком проточных водонагревателей является большой расход электричества при их работе.

Схема устройства накопительного водонагревателя - бойлера

Накопительный водонагреватель (бойлер) внешне имеет вид закрытой емкости, чаще всего цилиндрической формы. Под декоративным наружным покрытием находится накопительный бак, в который набирается вода для нагрева. Между баком и покрытием находится теплоизолятор, ограничивающий потери тепла от нагретой воды.

Схема проточного нагревателя закрытого типа

Изображение 2. Схема проточного нагревателя.

Поступление холодной воды в емкость бака происходит по входящей холодной трубе в его нижнюю часть. Внутри бойлера расположен нагревательный элемент, который работает по принципу кипятильника: греется сам и потому греет воду вокруг себя. Нагретая жидкость забирается из верхней части бака (теплая и горячая вода легче, она поднимается вверх, потому ее забор должен производиться вверху). Чаще всего выход горячей трубы располагается внизу, то есть труба забирает воду в верхней части бака и через бак опускает ее вниз, к расположенному там выходу.

Внутри водонагревателя устанавливается термопара, которая автоматически включает и выключает нагрев (работу нагревательного элемента) в зависимости от температуры воды в баке. Значение температуры, при котором нагреватель обесточивается и перестает греть пространство вокруг себя, выставляется на регулировочном термостате, расположенном, как правило, в нижней части бойлера и имеющем ручки установки уровня температуры снаружи бака.

Часто в конструкции водонагревателя устанавливается воздухоотводчик (в верхней части накопительной емкости). Его предназначение - выпускать (стравливать) давление, образующееся при нагреве воды в закрытом объеме. Воздухоотвод работает в ручном режиме, то есть не сам по себе автоматически, а только в присутствии человека, его руками.

Обязательным дополнительным элементом в конструкции водонагревателя является предохранительный (или аварийный) клапан. Это - автоматический стравливатель лишнего давления. Его располагают на входной холодной трубе.

Схема подключения накопительного водонагревателя

Схема подключения накопительного водонагревателя.

Устройство предохранительного клапана обеспечивает прокапывание и просачивание воды при увеличении давления свыше 7 атмосфер. Для удобства пользования аварийный клапан снабжается шлангочкой, выводящей воду в подставленную рядом емкость или непосредственно в раковину (ванну, унитаз).

Для удобства проведения профилактических работ, ремонта на выходе воды из бака устанавливается слив.

Схема устройства накопительного нагревателя приведена на изображении 1, где его внутреннее строение приведено в разрезе.

Все вышеперечисленные элементы могут быть выполнены из различных материалов, с разными характеристиками долговечности, надежности и стоимости. Разнообразие конструктивных элементов формирует широкий выбор конструкций накопительных бойлеров.

Элементы накопительного водонагревателя

Бак - накопительная емкость

Наиболее распространенная форма накопительной емкости бойлера - цилиндр - связана с минимализацией тепловых потерь. У шара теплопотери наименьшие, у цилиндра - больше, чем у шара, у параллелограмма - максимально возможные.

Материал для изготовления бака в бойлере - металл. В самых дешевых вариантах водонагревателей емкость изготавливают из обычной стали. В течение двух-трех лет такой бак дает течь и требует ремонта. Покрытие внутренней поверхности нагревательной емкости слоем титана или нержавеющей стали значительно увеличивает срок эксплуатации. Наибольшая долговечность (до 7 лет) будет у нагревателя с баком, полностью выполненным из нержавейки (или титана). По стоимости такие бойлеры будут самыми дорогими.

Схема ТЭНа

Схема ТЭНа.

Металлическая стенка нагревательной емкости снаружи защищается слоем теплоизолятора, выполненным из пенопласта или монтажной пены толщиной 2-2,5 см. Всю конструкцию снаружи закрывает наружный слой из винила или металла. Для уменьшения коррозии внутренней поверхности металлического бака в емкость устанавливается анод из магния, который активнее железа и потому реагирует и коррозирует первым. Разрушенный анод через один-полтора года заменяют новым. Таким образом, можно продлить срок службы металлического бака.

ТЭН - нагревательный элемент

ТЭН (трубчатый электрический нагреватель) - представляет собой металлическую изогнутую трубку из меди с расположенным внутри нее электрическим проводом. При прохождении тока нить провода нагревается и передает тепло (греет) металлический корпус-трубку. Трубка, в свою очередь, греет воду в водонагревателе. Принципиально отличаются так называемые мокрые и сухие ТЭНы. Мокрый ТЭН погружен непосредственно в жидкость и греет ее через прямой контакт поверхности с водой. Сухой ТЭН защищен дополнительным корпусом-колбой, непосредственно с жидкостью не контактирует, потому более долговечен. Пространство колбы может быть заполнено маслом или кварцевым песком.

Термопара - элемент безопасности

Схема различных видов термопар

Схема различных видов термопар.

Термопара предназначена для автоматической блокировки работы нагревательного элемента при достижении жидкостью внутри бака определенной заданной температуры. Это один из главных элементов безопасной эксплуатации водонагревательного устройства.

Термопара представляет конструкцию, состоящую из двух проводников различного сопротивления, в которых при изменении температуры меняется сопротивление материала. По факту изменения силы тока (при изменении сопротивления материала сила тока также меняется) термопара блокирует подачу напряжения на нагревательный элемент.

Устройство термопары располагается в верхней, самой горячей части бойлера (по физическим законам нагретая вода поднимается вверх).

Предохранительный клапан

Второе название - аварийный. Он вступает в работу тогда, когда сломалась и перестала функционировать термопара. Бесконечный нагрев воды ведет к увеличению давления внутри бака. Предохранительный клапан, установленный на входе, имеет в своей конструкции пружину, выдерживающую давление около 7 атмосфер. При превышении заданного значения давления пружина сжимается и открывает доступ к сливному отверстию. С вытеканием горячей воды давление внутри металлической емкости бака уменьшается, уменьшая опасность разрыва бойлера (взрыва водонагревателя).

Схема устройства проточного нагревателя

Проточные водонагреватели различных конструкций выдают разное количество горячей воды. Нагреватель, мощностью 1,5 литра воды в минуту предназначен для кухонного использования, для мытья посуды. Производственная мощность 3 литра в минуту позволяет принять душ. Проточные водонагреватели требуют достаточно большой мощности, прокладывания надежного кабеля. Для работы в режиме 3 литра в минуту потребуется 7,5 кВт электричества в час.

Проточный нагрев воды выполняется следующим образом. Сначала поступающая холодная вода проходит через электронное устройство, где выравниваются ее давление, насыщение воздухом, скорость потока. После электронного устройства поток двигается в теплообменник, где нагревается ТЭНом, и поступает на выход.

Предохранительным устройством в проточных видах нагревателей является датчик давления. При остановке подачи воды (закрыли кран, образовалась воздушная пробка, низкое давление в водопроводе) происходит падение значения измеряемого давления жидкости. Датчик автоматически отключает работу нагревательных элементов. Схема устройства проточного нагрева воды приведена на изображении 2.

Конструкции водонагревателей состоят из ряда элементов и устройств. Бесперебойная работа каждого из них формирует слаженную работу водонагревателя.

Types of boiler design

boiler design is a series of coordinated working devices. Their aim is to provide operation of a certain volume of hot water. The main feature of heater design is a way to pass the water - or cumulative flow. The accumulation of electrical heaters, commonly called boilers, water dialed (accumulated) in the tank a certain amount, and within a few hours, heated to a predetermined temperature in the regulations.

Driving the storage heater unit

Picture 1. Schematic of the storage device of the heater.

As the consumption of hot tank enters the cold water, for which the heating is automatically switched the heating elements. When hot water is used up in full, the next batch of the heated fluid will be ready in 2-3 or 4 hours (depending on volume). This shortage is deprived of the design flow of water heaters. They are heated by a stream of water and immediately fed to the hot tap. In this system, hot water supply can be obtained by the clock, without interruptions for heating.

The disadvantage is the large instantaneous water heaters electricity consumption at their work.

Driving water heater device - boiler

Storage water heater (boiler) externally looks like a closed container, often a cylindrical shape. Under the decorative outer coating is a storage tank in which water for heating is dialed. Between the tank and the heat insulator is coated restricting heat loss from the heated water.

Driving the flow of closed-type heater

Picture 2. Scheme of the flow-through heater.

Receipt of cold water into the tank capacity occurs on cold pipe part in the lower portion. Inside the boiler is a heating element that operates on the principle of the boiler: heats itself and thus warms the water around them. The heated fluid is drawn from the tank top (warm and hot water is easier, it goes up, because it must be carried out at the top of the fence). Most often, the hot exit tube is at the bottom, i.e. in the tube draws water tank top through the tank and lowers it down to the exit located there.

Thermocouple installed inside the cylinder, which automatically switches the heating (heating element operation) depending on the water temperature in the tank. The temperature at which the heater is de-energized and stops heat the space around them, exposed on the control thermostat is located, usually at the bottom of the boiler and having a temperature level at which the handle on the outside of the tank.

Often, the water heater is installed air vent design (top of the storage tank). Its purpose - to produce (play off) pressure, which is formed when water is heated in a closed volume. Duct work in manual mode, ie not in itself automatically, but only in the presence of a man with his hands.

Obligatory additional element in the cylinder design is the safety (or emergency) valve. It - automatic stravlivatel excess pressure. It is positioned on the input of cold pipe.

Wiring water heater

Wiring water heater.

The device provides a safety valve and dripping water seepage under increasing pressure above 7 atmospheres. For convenience, the safety valve is supplied with shlangochkoy leading out into the water near the outstretched container or directly into the sink (bath, toilet).

For the convenience of carrying out maintenance work, repairs on the output of water from the tank is installed drain.

Driving device accumulating heater shown in figure 1, where its internal structure is shown in section.

All these elements can be made of different materials with different characteristics, durability, reliability and cost. A variety of structural elements creates a wide range of designs accumulation boilers.

The elements of water heater

Tank - storage tank

The most common form of accumulative capacity of the boiler - a cylinder - linked to minimize heat loss. At least the heat loss of the ball, a cylinder - is greater than that of the ball, in the parallelogram - maximum possible.

The material for the tank to the boiler - metal. The cheapest options heaters container is made of ordinary steel. Within two to three years of such a tank is leaking and in need of repair. Coating the inner surface of heating vessel a layer of titanium or stainless steel significantly increases the service life. Maximum durability (up to 7 years old) will have a heater with a tank completely made of stainless steel (or titanium). At a cost of such boilers are the most expensive.

Driving PETN

PETN scheme.

Metal wall heating capacity outside protected by a layer of heat insulator made of foam or foam thickness of 2-2.5 cm. The whole construction closes outside the outer layer of vinyl or metal. To reduce corrosion of the inner surface of the metal tank is installed in a container of a magnesium anode, which actively responds to iron because first and corrode. Ruined anode through one and a half year replaced. Thus, it is possible to extend the life of the metal tank.

Heater - heating element

PETN (tubular electric heater) - consists of a metal tube bent copper disposed inside the electric wire. With the passage of the wire filament current is heated and transfers heat (warm) metal body-tube. The tube, in turn, heats the water in the water heater. Fundamentally different so-called wet and dry heating elements. Wet heater immersed directly in the liquid and warm it through direct contact with the water surface. Dry heater is protected by an additional housing-bulb directly with the liquid is not in contact, because more durable. Bulb space can be filled with oil or quartz sand.

Thermocouple - security element

Driving different types of thermocouples

Scheme various types of thermocouples.

A thermocouple is used to automatically lock the operation of the heating element when the liquid inside the tank a certain predetermined temperature. This is one of the main elements of the safe operation of the water heating device.

The thermocouple is a structure consisting of two wires of different resistance in which the resistance of the material changes with temperature. In fact current changes (if the material change in the resistance force of the current also varies) thermocouple blocks the power supply to the heating element.

a thermocouple device located at the top, the hottest part of the boiler (according to the physical laws of the heated water rises).

Safety valve

The second name - emergency. He comes into operation when broken and ceased to function thermocouple. Endless water heating leads to an increase in pressure inside the tank. A relief valve mounted on the inlet has a spring in its construction which can withstand a pressure of about 7 atmospheres. Exceeding values predetermined pressure spring is compressed and provides access to the drain. With the hot water outflow of the pressure inside the metal tank capacity is decreased, reducing the danger of rupture of the boiler (cylinder explosion).

Driving device flow heater

Flowing water heaters of different designs give different amounts of hot water. Heater capacity of 1.5 liters of water per minute for kitchen use, for washing dishes. The production capacity of 3 liters per minute allows you to take a shower. Flowing water heaters require a relatively high power, reliable laying of the cable. For operation in the mode 3 liters per minute is required 7.5 kW of electricity per hour.

Instantaneous hot water as follows. First, the incoming cold water passes through the electronic device, where its pressure is equalized, the saturation of air flow rate. After the electronic device moves the flow to a heat exchanger where it is heated Tan, and is output.

Safety devices in flow kinds of heaters is a pressure sensor. When the water supply is stopped (valve closed, formed an air pocket, low pressure in the water) is a falling value of the measured fluid pressure. The sensor automatically disables the heating elements. The scheme of the flow water heating device is shown in picture 2.

Constructions heaters consist of a number of elements and devices. Uninterrupted operation of each of them forms a harmonious work of the water heater.

Види конструкції бойлера

Конструкція бойлера являє собою ряд узгоджено діючих механізмів. Їхньою метою експлуатації є отримання гарячої води певного обсягу. Головними відмітними особливостями конструкції нагрівачів є спосіб проходження води - накопичувальний або проточний. У накопичувальних електричні водонагрівачі, повсюдно званих бойлерами, вода набирається (накопичується) в баку певного обсягу, і протягом декількох годин нагрівається до заданої в регулюванні температури.

Схема пристрою накопичувального нагрівача

Зображення 1. Схема пристрою накопичувального нагрівача.

Коли ви будете витрачати гарячої в бак надходить холодна вода, для підігріву якої автоматично включаються нагрівальні елементи. Коли гаряча вода витрачена повністю, наступна партія підігрітою рідини буде готова через 2-3 або 4 години (в залежності від обсягу). Цього недоліку позбавлені проточні конструкції нагрівачів води. У них нагрівається потік води і відразу подається до гарячого крану. У такій системі водопостачання гаряча вода може бути отримана цілодобово, без перерв для нагріву.

Недоліком проточних водонагрівачів є велика витрата електрики при їх роботі.

Схема пристрою накопичувального водонагрівача - бойлера

Накопичувальний водонагрівач (бойлер) зовні має вигляд закритій ємності, найчастіше циліндричної форми. Під декоративним зовнішнім покриттям знаходиться накопичувальний бак, в який набирається вода для нагріву. Між баком і покриттям знаходиться утеплювач, що обмежує втрати тепла від нагрітої води.

Схема проточного нагрівача закритого типу

Зображення 2. Схема проточного нагрівача.

Надходження холодної води в ємність бака відбувається по вхідної холодної трубі в його нижню частину. Усередині бойлера розташований нагрівальний елемент, який працює за принципом кип'ятильника: гріється сам і тому гріє воду навколо себе. Нагріта рідина забирається з верхньої частини бака (тепла і гаряча вода легше, вона піднімається вгору, тому її паркан повинен проводитися вгорі). Найчастіше вихід гарячої труби розташовується внизу, тобто труба забирає воду у верхній частині бака і через бак опускає її вниз, до розташованого там виходу.

Усередині водонагрівача встановлюється термопара, яка автоматично вмикає і вимикає нагрів (роботу нагрівального елементу) в залежності від температури води в баку. Значення температури, при якому нагрівач знеструмлюється і перестає гріти простір навколо себе, виставляється на регулювальному термостаті, розташованому, як правило, в нижній частині бойлера і має ручки установки рівня температури зовні бака.

Часто в конструкції водонагрівача встановлюється повітровідвідник (у верхній частині накопичувальної ємності). Його призначення - випускати (стравлювати) тиск, що утворюється при нагріванні води в закритому об'ємі. Воздухоотвод працює в ручному режимі, тобто не сам по собі автоматично, а тільки в присутності людини, його руками.

Обов'язковою додатковим елементом в конструкції водонагрівача є запобіжний (або аварійний) клапан. Це - автоматичний стравліватель зайвого тиску. Його розташовують на вхідний холодної трубі.

Схема підключення накопичувального водонагрівача

Схема підключення накопичувального водонагрівача.

Пристрій запобіжного клапана забезпечує прокапування і просочування води при збільшенні тиску понад 7 атмосфер. Для зручності користування аварійний клапан забезпечується шлангочкой, що виводить воду в підставлену поруч ємність або безпосередньо в раковину (ванну, унітаз).

Для зручності проведення профілактичних робіт, ремонту на виході води з бака встановлюється слив.

Схема пристрою накопичувального нагрівача приведена на зображенні 1, де його внутрішню будову наведено в розрізі.

Всі перераховані вище елементи можуть бути виконані з різних матеріалів, з різними характеристиками довговічності, надійності і вартості. Різноманітність конструктивних елементів формує широкий вибір конструкцій накопичувальних бойлерів.

Елементи накопичувального водонагрівача

Бак - накопичувальна ємність

Найбільш поширена форма накопичувальної ємності бойлера - циліндр - пов'язана з мінімалізації теплових втрат. У кулі тепловтрати найменші, у циліндра - більше, ніж у кулі, у паралелограма - максимально можливі.

Матеріал для виготовлення бака в бойлері - метал. У найдешевших варіантах водонагрівачів ємність виготовляють зі звичайної сталі. Протягом двох-трьох років такий бак дає текти і потребує ремонту. Покриття внутрішньої поверхні нагрівальної ємності шаром титану або неіржавіючої сталі значно збільшує термін експлуатації. Найбільша довговічність (до 7 років) буде у нагрівача з баком, повністю виконаним з нержавіючої сталі (або титану). За вартістю такі бойлери будуть найдорожчими.

схема Тена

Схема Тена.

Металева стінка нагрівальної ємності зовні захищається шаром утеплювача, виконаним з пінопласту або монтажної піни товщиною 2-2,5 см. Всю конструкцію зовні закриває зовнішній шар з вінілу або металу. Для зменшення корозії внутрішньої поверхні металевого бака в ємність встановлюється анод з магнію, який активніше заліза і тому реагує і коррозирует першим. Зруйнований анод через один-півтора року замінюють новим. Таким чином, можна продовжити термін служби металевого бака.

ТЕН - нагрівальний елемент

ТЕН (трубчастий електричний нагрівач) - являє собою металеву вигнуту трубку з міді з розташованим всередині неї електричним дротом. При проходженні струму нитка дроти нагрівається і передає тепло (гріє) металевий корпус-трубку. Трубка, в свою чергу, гріє воду у водонагрівачі. Принципово відрізняються так звані мокрі і сухі ТЕНи. Мокрий ТЕН занурений безпосередньо в рідину і гріє її через прямий контакт поверхні з водою. Сухий ТЕН захищений додатковим корпусом-колбою, безпосередньо з рідиною не контактує, тому більш довговічний. Простір колби може бути заповнене олією або кварцовим піском.

Термопара - елемент безпеки

Схема різних видів термопар

Схема різних видів термопар.

Термопара призначена для автоматичного блокування роботи нагрівального елементу при досягненні рідиною всередині бака певної заданої температури. Це один з головних елементів безпечної експлуатації водогрійного пристрої.

Термопара являє конструкцію, що складається з двох провідників різного опору, в яких при зміні температури змінюється опір матеріалу. За фактом зміни сили струму (при зміні опору матеріалу сила струму також змінюється) термопара блокує подачу напруги на нагрівальний елемент.

Пристрій термопари розташовується у верхній, найгарячішою частини бойлера (по фізичним законам нагріта вода піднімається вгору).

Запобіжний клапан

Друга назва - аварійний. Він вступає в роботу тоді, коли зламалася і перестала функціонувати термопара. Нескінченний нагрів води веде до збільшення тиску всередині бака. Запобіжний клапан, встановлений на вході, має в своїй конструкції пружину, що витримує тиск близько 7 атмосфер. При перевищенні заданого значення тиску пружина стискається і відкриває доступ до зливного отвору. З витіканням гарячої води тиск всередині металевої ємності бака зменшується, зменшуючи небезпеку розриву бойлера (вибуху водонагрівача).

Схема пристрою проточного нагрівача

Проточні водонагрівачі різних конструкцій видають різну кількість гарячої води. Нагрівач, потужністю 1,5 літра води в хвилину призначений для кухонного використання, для миття посуду. Виробнича потужність 3 літри в хвилину дозволяє прийняти душ. Проточні водонагрівачі вимагають досить великої потужності, прокладання надійного кабелю. Для роботи в режимі 3 літри в хвилину буде потрібно 7,5 кВт електрики на годину.

Проточний нагрів води виконується в такий спосіб. Спочатку надходить холодна вода проходить через електронний пристрій, де вирівнюються її тиск, насичення повітрям, швидкість потоку. Після електронного пристрою потік рухається в теплообмінник, де нагрівається Теном, і надходить на вихід.

Запобіжним пристроєм в проточних видах нагрівачів є датчик тиску. При зупинці подачі води (закрили кран, утворилася повітряна пробка, низький тиск у водопроводі) відбувається падіння значення вимірюваного тиску рідини. Датчик автоматично відключає роботу нагрівальних елементів. Схема пристрою проточного нагріву води наведена на зображенні 2.

Конструкції водонагрівачів складаються з ряду елементів і пристроїв. Безперебійна робота кожного з них формує злагоджену роботу водонагрівача.


» » » Виды конструкции бойлера