Как работают электрические и газовые водонагреватели?

Как работают электрические и газовые водонагреватели?

Водонагреватель - устройство, предназначенное для нагрева воды, обеспечивающее дом или квартиру горячей бытовой (не питьевой) водой. Конструкция водонагревателя представляет собой схему согласованно работающих деталей и устройств.

Газовый водонагреватель

Следует помнить о том, что нагрев воды в накопителе происходит в течение 2-4 часов.

Представление о том, как работает водонагреватель, поможет правильно выполнить его установку, безопасно пользоваться им, понимать признаки аварийного состояния или необходимости проведения профилактического осмотра.

Физические законы в работе водонагревателей

Принцип действия водонагревателя основан на физических законах.

  1. Закон изменения свойств воды при изменении температуры - горячая вода имеет меньшую плотность и потому легче холодной, поэтому нагревательные элементы греют воду снизу, и она самотеком поднимается вверх.
  2. Закон конвекции (теплопередачи) - передача тепла происходит от горячего нагревательного элемента к холодной воде вокруг него.
  3. Закон повышения температуры в результате электросопротивления. Электрическая схема нагревательных элементов предусматривает образование тепла вследствие электросопротивления материала, возникающего в нагревателе при прохождении по нему электрического тока.
  4. Закон заполнения вакуума - при вытекании горячей воды из бака одновременно происходит его наполнение холодной водой из подключенного водопровода. Без втекания внутрь холодного водопровода, горячая вода не вытечет.
  5. Закон электрохимической активности металлов - в первую очередь в химическую реакцию вступает тот металл, чья электрохимическая активность больше. Магниевый анод является более активным элементом схемы, чем стальной бак или медный нагревательный элемент. Благодаря этому факту осуществляется защита бака от коррозии и нагревателя от накипи.

Работа электрического накопительного водонагревателя

Устройство электрического накопительного водонагревателя

Устройство электрического накопительного водонагревателя.

Рассмотрим подробно, каким образом поступающая в бак бойлера холодная вода становится горячей на выходе из него. Поступающий холодный водопровод наполняет бак доверху (полностью). Ёмкость накопительного водонагревателя выполняется из прочной стали, внутренняя металлическая поверхность изнутри покрывается защитным слоем для предупреждения коррозионного разрушения. Устанавливается магниевый анод, который отвлекает на себя коррозию вследствие того, что является более активным химическим элементом по сравнению с железом бака или медью нагревателя. Магний в первую очередь вступает в реакцию окисления, со временем разрушается и подлежит замене.

Внутри бойлера термопара измеряет температуру входящей воды и дает сигнал на включение нагрева. Если нагреватель воды электрический, то к нагревательному элементу подается ток, при прохождении которого провод нагревателя разогревается и начинает излучать тепло.

Как работает нагревательное устройство?

Схема строения накопительного водонагревателя

Схема строения накопительного водонагревателя.

Несколько десятков лет назад были популярны кипятильники - устройства для нагрева воды в стакане. Этот кипятильник являлся ТЭНом (трубчатым электрическим нагревателем), содержащим в себе провод и наружную трубку.

Внутренняя полость современных ТЭНов может быть заполнена наполнителем - веществом, не проводящим электрический ток, но хорошо передающим тепло. В качестве такого наполнителя чаще всего используется спрессованная кристаллическая окись магния.

Принцип действия электрического нагревательного элемента основан на нагреве материала от электрического тока. Внутри ТЭНа расположен спиральный провод. Материал провода должен иметь большое удельное электросопротивление, тогда при прохождении по нему электрического тока он будет разогреваться и излучать тепло в окружающее пространство. Это тепло нагревает тонкостенную металлическую трубку (из стали), являющуюся корпусом. Рабочая температура на корпусе нагревательного элемента может достигать 450°C (иногда выше).

При непосредственном контакте стального корпуса с водой («мокрый» или «погружной» ТЭН), тепло от поверхности трубки передается воде в баке нагревателя. При защите корпуса нагревательного элемента от коррозии («сухой» ТЭН) тепло переходит ко второй защитной поверхности из керамики, от которой передается в воду и поднимает ее температуру.

Нагрев воды в накопителе

Схема накопительной системы водонагревателя

Схема накопительной системы водонагревателя.

Итак, работает водонагреватель, вода греется в течение 2-4 часов. Чем больше объем бака бойлера, тем дольше будет происходить нагрев воды. Если показатель температуры выше заданного на терморегуляторе (обычно 85°C), на ТЭН водонагревателя перестает подаваться электрический ток и нагрев прекращается.

В баке нагретая вода может храниться до того, когда возникнет необходимость в ее использовании. Для уменьшения потерь тепла, наружная поверхность баковой емкости закрывается теплоизолятором - пенополиуретаном, останавливающим тепловые потери. Снаружи бак и изолирующий кожух закрыты декоративным покрытием из винила (пластика). Таким образом, остывание воды в баке заметно приостанавливается. При остывании на 3°С автоматически включается работа нагревательного элемента, и вода подогревается до установленного предела вновь. Так может продолжаться весь день, до того времени, когда вечером хозяева включат горячий кран и начнут расходовать нагретую воду.

Температура предельного нагрева воды в баке может регулироваться. При желании, ее можно уменьшить до 40°C или увеличить до 95°C. Надо знать, что постоянная эксплуатация бака в режиме 40-50°C приводит к размножению бактерий в его внутренней полости и к появлению у воды неприятного застойного запаха. Такое уменьшение верхней температуры рекомендуется только на некоторое, непродолжительное время. Другой вариант - при постоянном рабочем нагреве до 50°C необходимо раз в неделю прогревать бак до 80-85°C, для уничтожения гнилостных организмов.

Как работает система безопасности накопительного водонагревателя?

Система безопасности накопительного водонагревателя

Система безопасности накопительного водонагревателя.

Накопительный водонагреватель способен нагреть воду почти до температуры кипения. Объем устанавливаемого бака должен обеспечивать суточную потребность семьи в горячей воде. Из недостатков накопительной конструкции главным является необходимость отслеживания давления внутри емкости специальными устройствами. Они предохраняют внутреннее пространство бака от перегрева и избыточного давления. К таким устройствам относят предохранительный клапан, обратный клапан и термореле.

Система обеспечения безопасности работы бойлера работает следующим образом. Термореле при перегреве температуры выше заданного значения отключает работу нагревательных элементов. В случае возможной поломки термореле, происходит аварийный перегрев воды в бойлере, нагрев ее до температуры кипения повышает давление внутри бака. Если дальнейшее повышение давления будет происходить бесконтрольно, стенки бака разорвет от перегрузки. Так происходит взрыв водонагревателя. Для предупреждения взрыва устанавливается предохранительный (аварийный) клапан. При превышении давления выше 7 атмосфер аварийный клапан автоматически открывается и стравливает излишки воды, при этом уменьшается давление и устраняется возможность аварии.

Обратный клапан предназначен для предупреждения слива нагретой воды из бака в холодный водопровод при аварийном отсутствии холодной воды. Он пропускает воду в бак, и не дает ей обратного хода. Однако в схеме обратного клапана также имеется пружина. В случае аварийного перегрева и повышении давления до 4 атмосфер обратный клапан открывается и пропускает горячую воду назад, к аварийному клапану. Дальше вступает в работу по обеспечению безопасности предохранительный клапан.

Работа проточного электрического водонагревателя

Работа проточного электрического водонагревателя

Работа проточного электрического водонагревателя.

Проточный водонагреватель имеет определенные особенности работы. Он подает горячую воду сразу, без промежуточного времени, необходимого для нагрева набранного объема воды. В основном принципе его действия лежит конвекция (перенос) тепла от нагревателя к нагреваемой жидкости. Здесь вода входит в корпус нагревателя по входящей трубе, открываемой по команде реле давления. Внутри корпуса вода проходит между спиралями нагревательного элемента, где приобретает заданную температуру.

Значение температуры нагрева задается регулятором температуры. Нагревательная спираль заключена в камеру, пространство которой контролируется тепловым предохранителем. Работа предохранителя состоит в прекращении подачи тока к нагревательному элементу, когда значение температуры превысило заданное на регуляторе. Также в конструкции существует клемма заземления, которая предназначена для обеспечения электробезопасности пользователей.

Принцип действия газового нагревателя

Схема подсоединения газового нагревателя

Схема подсоединения газового нагревателя.

Газовый водонагреватель (колонка) работает по принципу проточного нагревателя. То есть греет без предварительного накопления, почти сразу после включения выдает горячую воду. Источником тепла в газовых водонагревателях служит газ, при сгорании которого выделяется тепловая энергия, расходуемая на подогрев воды. Другие процессы аналогичны электрическим проточным водонагревательным устройствам, в которых используется прямоточная схема движения потока.

Вода втекает, подогревается и вытекает горячей. При этом в устаревших моделях газовых колонок включается поток воды, затем открывается газовый кран и газовый поток поджигается спичкой или пьезоэлементом. При выключении холодной воды поток газа продолжает сгорать в горелке, и его необходимо также выключить, иначе может произойти перегрев и поломка (взрыв) колонки. Современные модели колонок удобнее в эксплуатации. Достаточно просто включить поток воды (открутить кран), и автоматически включается поток газа и срабатывает пьезоэлемент, поджигающий его. При закрывании крана поток газа перекрывается автоматически. Взрывоопасность такой конструкции значительно меньше.

Более подробная схема действия газовой колонки будет выглядеть следующим образом. Вода поступает в газовый проточный водонагреватель, при этом срабатывает клапан подачи газа, и носитель тепла попадает в запальную горелку. От запальной горелки начинает работу основная горелка, подогревающая теплообменник. Вода нагревается, проходя по изогнутым трубам теплообменника внутри колонки. Автоматизацию процесса обеспечивает электронная схема включения и выключения нагрева.

Газовый проточный водонагреватель в эксплуатации значительно дешевле электрического.

Схема устройства газового нагревателя

Рисунок 1.Схема устройства газового нагревателя воды

Рисунок 1.Схема устройства газового нагревателя воды.

Схема устройства газового нагревателя воды приведена на рис. 1. Здесь:

  1. Подача воды осуществляется через вход 1.
  2. Подача газа - через вход 2.
  3. В запальнике (5) пламя нагревает биметаллическую пластину (6).
  4. Биметаллическая пластина спрессована из листов 2-х разных металлов, имеющих разное температурное расширение. Поэтому при нагреве она с одной стороны расширяется слабее, вследствие чего изгибается и открывает газовый клапан.
  5. Газовый клапан (16) подает теплоноситель к крану основной горелки.
  6. Основная горелка (13 - горелка и 17 - кран горелки).
  7. Устройство блок - крана имеет водяную (3) и газовую (4) части. Он осуществляет автоматический контроль включения и выключения подачи газа в зависимости от того, открыт ли кран, выпускающий воду.
  8. Рядом с блок-краном расположена мембрана (19), которая открывает кран только в условиях разности давлений над и под собой (такие условия формируются при открытом кране слива горячей воды).
  9. Мембрана соединена с блок-краном через кран безопасности (14) и пружину (15).

Другие детали конструкции газового проточного нагревателя:

  • камера нагрева (7);
  • змеевик, в котором продвигается подогреваемая вода (8);
  • калорифер или теплообменник, в котором происходит окончательный обмен тепла между нагретой поверхностью трубы и водой (9);
  • тягопрерыватель, перекрывающий доступ воздуха к выходу (10);
  • отражатель обратной тяги (11);
  • наружный кожух (12);
  • выходящая труба с горячей водой (18).

Работа электрических водонагревателей обеспечивает потребность в горячей бытовой воде почти половины населения планеты. Особенно актуально их использование на негазифицированных территориях. Выбор конструкции - накопительный или проточный водонагреватель - определяется поставленными к устройству требованиями: требуемой скоростью нагрева воды, расходом энергоносителя, необходимым объемом бытового использования. Газовые водонагреватели не менее популярны там, где осуществляется подача газа для бытовых потребностей. Из газовых конструкций наибольшую популярность приобрели проточные устройства нагрева.

How do the electric and gas water heaters?

Water heater - a device designed to heat water, providing a house or apartment with hot household (non-potable) water. The design of the water heater is a diagram coordinated working parts and devices.

Gas water heater

It should be remembered that in the heating water storage occurs within 2-4 hours.

Presentation of how the water heater works, will help to carry out its installation, safe to use it, to understand the signs of the state of emergency or the need for maintenance inspection.

Physical laws in the water heater

The principle of the water heater is based on physical laws.

  1. The law changes the properties of water as the temperature changes - hot water is less dense and therefore lighter than cold, so the heating elements warm water from below, and it is gravity rises.
  2. Act convection (heat) - heat transfer occurs from the heating element hot to cold water around it.
  3. Act as a result of temperature increase electrical resistivity. Schematic diagram of the heating elements provide heat generation due to the electrical resistivity of the material that occurs in the heater during the passage of electric current through it.
  4. The law of filling the vacuum - when hot water from the tank at the same time is its filling with cold water from the connected pipeline. No leak into the cold water pipe, hot water does not flow out.
  5. Law of the electrochemical activity of metals - especially in the chemical reaction that takes a metal whose electrochemical activity more. Magnesium anode is more active circuit element than a steel tank or a copper heating element. Due to this fact is carried out of the tank corrosion protection and heater from scale.

Jobs water heater

The unit water heater

The unit water heater.

Let us consider in detail how a boiler pot coming in cold water becomes hot to the exit. The incoming cold water fills the tank up to the top (in full). The capacity of the storage water heater is made of solid steel, the inner metal surface of the inside is covered with a protective layer to prevent corrosion damage. Set magnesium anode, which distracts the corrosion due to the fact that is more active chemical element in comparison with the iron or copper tank heater. Magnesium first enters the oxidation reaction and breaks down to be replaced in time.

Inside the boiler thermocouple measures the temperature of incoming water and gives the signal to start heating. If the water heater is electric, then the heating element is energized, the passage of which the heater wire heats up and begins to radiate heat.

How does the heater?

The circuit structure of the storage water heater

The circuit structure of the storage water heater.

A few decades ago were popular boilers - a device for heating water in a glass. This boiler was Tan (tubular electric heater), comprising a conductor and an outer tube.

The interior of the modern heaters can be filled with filler - material, non-conducting, but good heat transmission. As such a filler is used usually compressed magnesium oxide crystal.

The principle of operation of the electric heater based on heating the material by the electric current. Inside the heating element is a spiral wire. Wire material should have a large resistivity, whereas when passing an electrical current through it to heat up and it will emit heat to the surroundings. This heat heats the thin-walled metal tube (steel) which is a housing. The working temperature of the housing of the heating element can reach 450 ? C (sometimes higher).

In direct contact with the steel body of water ( "wet" or "dip" heating element), heat is transferred from the surface water pipe in the tank heater. When protecting the body from corrosion of the heating element ( "dry" TEN) heat is transferred to the second surface of the protective ceramic, which is transmitted by the water and raises its temperature.

The water is heated in the drive

Driving heater accumulative system

Driving heater accumulative system.

Thus, the working cylinder, the water is heated for 2-4 hours. The greater the volume of the boiler tank, the longer will be the heating of water. If the rate is above a predetermined temperature to the temperature controller (typically 85 ? C), the heater ceases to heater supplied electric current and the heating stopped.

The tank heated water can be stored up to when the need arises in using it. To reduce heat loss, the outer surface of the tank container closed heat insulator - polyurethane foam, which stops heat loss. Outside the tank, and insulating jacket closed decorative vinyl coating (plastic). Thus, the cooling water in the tank is suspended markedly. When cooling 3 ? C is automatically switched operation of the heating element and the water is heated up to the set limit again. It can last the whole day, until the time when the evening the hosts will include a hot tap and begin to consume the heated water.

Limiting the heating temperature in the water tank is adjustable. If desired, it can be reduced to 40 ? C or increased to 95 ? C. We must know that the constant tank operation mode 40-50 ? C leads to the growth of bacteria in the inner cavity and to the appearance of unpleasant stagnant water smell. This reduction in the upper temperature is recommended only for some, for a short time. Another embodiment - under constant heating to operating 50 ? C during the time necessary for warming up tank 80-85 ? C, to kill spoilage organisms.

How does the security system water heater?

water heater safety system

water heater safety system.

Storage water heater is able to heat water to near boiling point. The volume of the tank must be installed to provide the daily needs of the family in hot water. Among the shortcomings mainly funded construction is the need to monitor the pressure inside the vessel with special devices. They protect the interior space of the tank from overheating and excessive pressure. These devices include a safety valve, check valve and thermal relay.

ensure the safety of boiler operation system works as follows. Thermal overheating temperature above a predetermined value disables the heating elements. In case of a possible failure thermostat overheating alarm occurs in the boiler water, heating it to the boiling point increases the pressure inside the tank. If a further increase in pressure will occur uncontrollably, tank walls break overload. This happens cylinder explosion. safety (emergency) valve is installed to prevent the explosion. When the pressure above 7 atm safety valve automatically opens and bleeds the excess water, thus reducing the pressure and eliminates the possibility of an accident.

The check valve is designed to prevent discharge of hot water from the tank into the cold water in case of emergency there is no cold water. It passes into the water tank, and does not reverse it. However, the circuit also has a check valve spring. In case of accidental overheating and increase the pressure up to 4 atmospheres check valve opens and allows hot water back to the emergency valve. Then comes the work of the safety relief valve.

Work flow electric water heater

Work flow electric water heater

Work flow electric water heater.

Instantaneous water heater has certain features work. It supplies hot water directly, without an intervening time required for heating the water volume dialed. The basic principle of its action is convection (transfer) of heat from the heater to the heated liquid. Here, the water enters the heater housing on the incoming pipe is opened by a pressure switch team. Inside the housing the water passes between coils of heating element, wherein the target temperature becomes.

The value of the heating temperature is set temperature controller. The heating coil is enclosed in a chamber, which space is controlled by a thermal fuse. Work fuse is to stop supplying current to the heating element when the temperature exceeds a certain value on the regulator. There is also a ground terminal, which is intended for users of electrical design.

The principle of operation of the gas heater

The circuit connecting the gas heater

The circuit connecting the gas heater.

Gas cylinder (column) operates on the principle of the flow heater. That is warm without accumulation, almost immediately after turning on the hot water issue. The heat source in a gas water heater is gas, which is released during the combustion of the thermal energy spent on heating water. Other processes are similar to the electric instantaneous water heating devices that use a co-current flow diagram.

Water flows, heated and follows hot. In the older models of the gas column is included the flow of water, and then open the gas valve and the gas stream is ignited with a match or piezo. When you turn off the cold water flow of gas continues to burn in the burner, and it is also necessary to turn off, otherwise it may overheat and damage (explosion) column. Current models of speakers is more convenient to use. Just turn on the water flow (unscrew the valve), and automatically turns on the flow of gas and triggered piezo, igniting it. When closing the tap of gas flow is blocked automatically. Explosiveness of this design is considerably less.

More gas column of the scheme will be as follows. Water enters the gas instantaneous water heater, and the gas supply valve is activated, and the heat medium enters the pilot burner. From the pilot burner starts the main burner, a heated heat exchanger. The water is heated by passing on the curved tubes of the heat exchanger within the column. Automating the process enables the electronic circuitry on and off the heating.

Gas instantaneous water heater to operate much cheaper than electric.

Driving gas heater device

Figure 1.Shema gas water heater device

Figure 1.Shema gas water heater device.

Scheme gas water heater device shown in Fig. 1. Here:

  1. The water supply is carried out through the entrance 1.
  2. Gas supply - through the entrance 2.
  3. The pilot light (5), the flame heats the bimetallic plate (6).
  4. The bimetallic plate molded from sheets of 2 different metals having different thermal expansion. Therefore, when it is heated from one side expands less, thereby bends and opens the gas valve.
  5. The gas valve (16) delivers coolant to the tap of the main burner.
  6. The main burner (13 - 17 and the burner - the burner valve).
  7. The apparatus unit - has a water faucet (3) and a gas (4) parts. It provides automatic control on and off the gas supply, depending on whether tap water producing open.
  8. Near the crane block is a membrane (19), which valve opens only under conditions of pressure difference above and below each other (such conditions are formed at the open discharge hot tap water).
  9. The membrane is connected to the crane block through the safety valve (14) and a spring (15).

Other details of the gas flow heater design:

  • a heating chamber (7);
  • coil in which the heated water is moving (8);
  • a heater or a heat exchanger in which the final heat exchange between the heated surface and the water pipe (9);
  • tyagopreryvatel overlapping access of air to the outlet (10);
  • reverse thrust reflector (11);
  • an outer casing (12);
  • exiting the hot water pipe (18).

Work electric water heaters provides the need for domestic hot water for almost half the world's population. Especially important to use them in the non-gasified areas. Selection of design - accumulative or instantaneous water heater - is determined by the requirements set by the device: required rate of heating of water, consumption of energy, the necessary amount of domestic use. Gas water heaters are not as popular, where carried gas supply for household needs. From the most popular designs of gas purchased instantaneous heating device.

Як працюють електричні та газові водонагрівачі?

Водонагрівач - пристрій, призначений для нагріву води, що забезпечує будинок або квартиру гарячої побутової (не питної) водою. конструкція водонагрівача являє собою схему узгоджено працюють деталей і пристроїв.

газовий водонагрівач

Слід пам'ятати про те, що нагрів води в накопичувачі відбувається протягом 2-4 годин.

Уявлення про те, як працює водонагрівач, допоможе правильно виконати його установку, безпечно користуватися ним, розуміти ознаки аварійного стану або необхідності проведення профілактичного огляду.

Фізичні закони в роботі водонагрівачів

Принцип дії водонагрівача заснований на фізичних законах.

  1. Закон зміни властивостей води при зміні температури - гаряча вода має меншу щільність і тому легше холодної, тому нагрівальні елементи гріють воду знизу, і вона самопливом піднімається вгору.
  2. Закон конвекції (теплопередачі) - передача тепла відбувається від гарячого нагрівального елементу до холодної води навколо нього.
  3. Закон підвищення температури в результаті електроопору. Електрична схема нагрівальних елементів передбачає утворення тепла внаслідок електроопору матеріалу, що виникає в нагрівачі при проходженні по ньому електричного струму.
  4. Закон заповнення вакууму - при витіканні гарячої води з бака одночасно відбувається його наповнення холодною водою з підключеного водопроводу. Без втекания всередину холодного водопроводу, гаряча вода не витече.
  5. Закон електрохімічної активності металів - в першу чергу в хімічну реакцію вступає той метал, чия електрохімічна активність більше. Магнієвий анод є більш активним елементом схеми, ніж сталевий бак або мідний нагрівальний елемент. Завдяки цьому факту здійснюється захист бака від корозії і нагрівача від накипу.

Робота електричного накопичувального водонагрівача

Пристрій електричного накопичувального водонагрівача

Пристрій електричного накопичувального водонагрівача.

Розглянемо докладно, яким чином поступає в бак бойлера холодна вода стає гарячою на виході з нього. Вступник холодний водопровід наповнює бак доверху (повністю). Ємність накопичувального водонагрівача виконується з міцної сталі, внутрішня металева поверхня зсередини покривається захисним шаром для запобігання корозійного руйнування. Встановлюється магнієвий анод, який відволікає на себе корозію внаслідок того, що є більш активним хімічним елементом в порівнянні з залізом бака або міддю нагрівача. Магній в першу чергу вступає в реакцію окислення, з часом руйнується і підлягає заміні.

Усередині бойлера термопара вимірює температуру вхідної води і дає сигнал на включення нагріву. Якщо нагрівач води електричний, то до нагрівального елементу подається струм, при проходженні якого провід нагрівача розігрівається і починає випромінювати тепло.

Як працює нагрівальний пристрій?

Схема будови накопичувального водонагрівача

Схема будови накопичувального водонагрівача.

Кілька десятків років тому були популярними кип'ятильники - пристрої для нагріву води в склянці. Цей кип'ятильник був Теном (трубчастим електричним нагрівачем), що містить в собі провід і зовнішню трубку.

Внутрішня порожнина сучасних ТЕНів може бути заповнена наповнювачем - речовиною, що не проводить електричний струм, але добре передає тепло. Як такого наповнювача найчастіше використовується спресована кристалічна окис магнію.

Принцип дії електричного нагрівального елементу заснований на нагріванні матеріалу від електричного струму. Усередині Тена розташований спіральний дріт. Матеріал дроту повинен мати велике питомий електроопір, тоді при проходженні по ньому електричного струму він буде розігріватися і випромінювати тепло в навколишній простір. Це тепло нагріває тонкостенную металеву трубку (зі сталі), що є корпусом. Робоча температура на корпусі нагрівального елементу може досягати 450 ° C (іноді вище).

При безпосередньому контакті сталевого корпусу з водою ( «мокрий» або «погружной» ТЕН), тепло від поверхні трубки передається воді в баку нагрівача. При захисті корпусу нагрівального елементу від корозії ( «сухий» ТЕН) тепло переходить до другої захисної поверхні з кераміки, від якої передається в воду і піднімає її температуру.

Нагрівання води в накопичувачі

Схема накопичувальної системи водонагрівача

Схема накопичувальної системи водонагрівача.

Отже, працює водонагрівач, вода гріється протягом 2-4 годин. Чим більше обсяг бака бойлера, тим довше буде відбуватися нагрівання води. Якщо показник температури вище заданого на регуляторі (зазвичай 85 ° C), на ТЕН водонагрівача перестає подаватися електричний струм і нагрів припиняється.

У баку нагріта вода може зберігатися до того, коли виникне необхідність в її використанні. Для зменшення втрат тепла, зовнішня поверхня баковою ємності закривається утеплювачем - пінополіуретаном, що зупиняє теплові втрати. Зовні бак і ізолюючий кожух закриті декоративним покриттям з вінілу (пластика). Таким чином, охолодження води в баку помітно призупиняється. При охолодженні на 3 ° С автоматично включається робота нагрівального елементу, і вода підігрівається до встановленої межі знову. Так може тривати весь день, до того часу, коли ввечері господарі включать гарячий кран і почнуть витрачати нагріту воду.

Температура граничного нагріву води в баку може регулюватися. При бажанні, її можна зменшити до 40 ° C або збільшити до 95 ° C. Треба знати, що постійна експлуатація бака в режимі 40-50 ° C призводить до розмноження бактерій в його внутрішньої порожнини і до появи у води неприємного застійного запаху. Таке зменшення верхньої температури рекомендується тільки на деякий, нетривалий час. Інший варіант - при постійному робочому нагріванні до 50 ° C необхідно раз на тиждень прогрівати бак до 80-85 ° C, для знищення гнильних організмів.

Як працює система безпеки накопичувального водонагрівача?

Система безпеки накопичувального водонагрівача

Система безпеки накопичувального водонагрівача.

Накопичувальний водонагрівач здатний нагріти воду майже до температури кипіння. Обсяг встановлюваного бака повинен забезпечувати добову потребу сім'ї в гарячій воді. З недоліків накопичувальної конструкції головним є необхідність відстеження тиску всередині ємності спеціальними пристроями. Вони оберігають внутрішній простір бака від перегріву і надлишкового тиску. До таких пристроїв відносять запобіжний клапан, зворотний клапан і термореле.

Система забезпечення безпеки роботи бойлера працює наступним чином. Термореле при перегріванні температури вище заданого значення відключає роботу нагрівальних елементів. У разі можливої поломки термореле, відбувається аварійний перегрів води в бойлері, нагрів її до температури кипіння підвищує тиск всередині бака. Якщо подальше підвищення тиску буде відбуватися безконтрольно, стінки бака розірве від перевантаження. так відбувається вибух водонагрівача. Для попередження вибуху встановлюється запобіжний (аварійний) клапан. При перевищенні тиску вище 7 атмосфер аварійний клапан автоматично відкривається і підбурює надлишки води, при цьому зменшується тиск і усувається можливість аварії.

Зворотний клапан призначений для попередження зливу нагрітої води з бака в холодний водопровід при аварійному відсутності холодної води. Він пропускає воду в бак, і не дає їй зворотного ходу. Однак в схемі зворотного клапана також є пружина. У разі аварійного перегріву і підвищенні тиску до 4 атмосфер зворотний клапан відкривається і пропускає гарячу воду назад, до аварійного клапану. Далі вступає в роботу по забезпеченню безпеки запобіжний клапан.

Робота проточного електричного водонагрівача

Робота проточного електричного водонагрівача

Робота проточного електричного водонагрівача.

Проточний водонагрівач має певні особливості роботи. Він подає гарячу воду відразу, без проміжного часу, необхідного для нагрівання набраного обсягу води. В основному принципі його дії лежить конвекція (перенесення) тепла від нагрівача до рідини, що нагрівається. Тут вода входить в корпус нагрівача по вхідній трубі, яка відкривається за командою реле тиску. Усередині корпусу вода проходить між спіралями нагрівального елементу, де набуває задану температуру.

Значення температури нагріву задається регулятором температури. Нагрівальна спіраль укладена в камеру, простір якої контролюється тепловим запобіжником. Робота запобіжника полягає в припиненні подачі струму до нагрівального елементу, коли значення температури перевищило заданий на регуляторі. Також в конструкції існує клема заземлення, яка призначена для забезпечення електробезпеки користувачів.

Принцип дії газового нагрівача

Схема під'єднання газового нагрівача

Схема під'єднання газового нагрівача.

Газовий водонагрівач (колонка) працює за принципом проточного нагрівача. Тобто гріє без попереднього накопичення, майже відразу після включення видає гарячу воду. Джерелом тепла в газових водонагрівачах служить газ, при згорянні якого виділяється теплова енергія, що витрачається на підігрів води. Інші процеси аналогічні електричним проточним водонагрівальних пристроїв, в яких використовується прямоточная схема руху потоку.

Вода втікає, підігрівається і випливає гарячої. При цьому в застарілих моделях газових колонок включається потік води, потім відкривається газовий кран і газовий потік підпалюється сірником або п'єзоелементом. При виключенні холодної води потік газу продовжує згоряти в пальнику, і його необхідно також виключити, інакше може статися перегрів і поломка (вибух) колонки. Сучасні моделі колонок зручніше в експлуатації. Досить просто включити потік води (відкрутити кран), і автоматично включається потік газу і спрацьовує п'єзоелемент, підпалює його. При закриванні крана потік газу перекривається автоматично. Вибухонебезпечність такій конструкції значно менше.

Більш детальна схема дії газової колонки буде виглядати наступним чином. Вода надходить в газовий проточний водонагрівач, при цьому спрацьовує клапан подачі газу, і носій тепла потрапляє в запальний пальник. Від запального пальника починає роботу основний пальник, яка підігріває теплообмінник. Вода нагрівається, проходячи по вигнутих трубах теплообмінника всередині колонки. Автоматизацію процесу забезпечує електронна схема включення і виключення нагрівання.

Газовий проточний водонагрівач в експлуатації значно дешевше електричного.

Схема пристрою газового нагрівача

Малюнок 1.Схема пристрою газового нагрівача води

Малюнок 1.Схема пристрою газового нагрівача води.

Схема пристрою газового нагрівача води наведена на рис. 1. Тут:

  1. Подача води здійснюється через вхід 1.
  2. Подача газу - через вхід 2.
  3. У запальнику (5) полум'я нагріває біметалічну пластину (6).
  4. Біметалічна пластина спресована з листів 2-х різних металів, що мають різний температурне розширення. Тому при нагріванні вона з одного боку розширюється слабкіше, внаслідок чого згинається і відкриває газовий клапан.
  5. Газовий клапан (16) подає теплоносій до крану основного пальника.
  6. Основна пальник (13 - пальник і 17 - кран пальника).
  7. Пристрій блок - крана має водяну (3) і газову (4) частини. Він здійснює автоматичний контроль включення і виключення подачі газу в залежності від того, чи відкритий кран, який випускає воду.
  8. Поруч з блок-краном розташована мембрана (19), яка відкриває кран тільки в умовах різниці тисків над і під собою (такі умови формуються при відкритому крані зливу гарячої води).
  9. Мембрана з'єднана з блок-краном через кран безпеки (14) і пружину (15).

Інші деталі конструкції газового проточного нагрівача:

  • камера нагріву (7);
  • змійовик, в якому просувається підігрівається вода (8);
  • калорифер або теплообмінник, в якому відбувається остаточний обмін тепла між нагрітою поверхнею труби і водою (9);
  • тягопрериватель, який перекриває доступ повітря до виходу (10);
  • відбивач зворотної тяги (11);
  • зовнішній кожух (12);
  • виходить труба з гарячою водою (18).

Робота електричних водонагрівачів забезпечує потребу в гарячій побутової воді майже половини населення планети. Особливо актуально їх використання на негазифікованих територіях. Вибір конструкції - накопичувальний або проточний водонагрівач - визначається поставленими до пристрою вимогами: необхідною швидкістю нагріву води, витратою енергоносія, необхідним обсягом побутового використання. Газові водонагрівачі не менше популярні там, де здійснюється подача газу для побутових потреб. З газових конструкцій найбільшої популярності набули проточні пристрої нагріву.


» » » Как работают электрические и газовые водонагреватели?