Накопительный бойлер для воды: схема, устройство, плюсы и минусы

Устройство накопительного водонагревателя можно описать так: содержит в себе постоянно одинаковый объем воды, который нагревается и поддерживается в определенных температурных пределах. Он как большой термос, способен сохранять воду теплой в течение 2-3 дней после отключения.

Бойлеры бывают напольные и настенные.  Нагревательный  элемент может быть электрическим (ТЭН), а может быть газовым. Хотя газовые водонагреватели более экономичны, первенство все же за электрическими. И вот почему:

• Доступная цена;
• Простота монтажа и обвязки;
• Разрешение на подключение к электросети не требуется;
• Относительно небольшие размеры.

В данной обзоре вы узнаете из чего состоит электрический бойлер, как он работает, плюсы и минусы устройства. В статье есть схемы подключения его к водопроводу и электро сети. Они обязательно вам пригодятся, если монтаж водонагревателя будет производиться самостоятельно.

Как устроен бойлер внутри, вид в разрезе

Составными элементами водонагревательного бака являются:

1. Бак. В бытовых моделях его емкость ограничивается от 30 до 300 л. Производят бак из нержавейки или стали. Стальной бак внутри покрывают стеклоэмалью, стеклофарфором или титановым напылением.
2. Декоративный корпус покрывает бак. Он бывает из нержавейки, стали с эмалированным покрытием или пластика.
3. Теплоизоляционный материал — пенополиуретан. Им заполняют  пространство между накопительным баком и наружным корпусом.
4. Термометр находится снаружи.
5. Нагреватель — это сердце накопительного бойлера. Электрический водонагреватель работает от встроенного элемента – ТЭНа (трубчатый электронагреватель). Газовые накопительные водонагреватели комплектуются горелкой и дымоходом.
6. Патрубки горячей и холодной воды выведены снизу накопительного бойлера .
7. Предохранительный и обратный клапан устанавливают на патрубке холодной воды. Первый – открывается от превышения давления воды внутри бака. Второй – не дает уйти воде из бака при отсутствии давления в водопроводе. Патрубок горячей воды соединен с трубкой забора.
8. Электронный блок отвечает за включение и выключение подогрева. Когда холодная вода подается в бак, термостат отправляет сигнал, а уже блок управления запускает нагрев воды. 
9. Магниевый анод защищает стальной бак бойлера от электрохимической коррозии, отдавая ионы.

По принципу действия ТЭНы одинаковы. Нагревательным элементом выступает спираль. А вот по исполнению ТЭНы отличаются и делятся на 2 вида:

1. Мокрый ТЭН состоит из спирали, герметично запаянной внутри медной трубки. В качестве наполнителя используют кварцевый песок. Он играет роль изолятора и предотвращает прикасание спирали к внутренним стенкам медной трубки. Достоинство мокрого ТЭНа — низкая стоимость. Недостаток – большой размер и низкий показатель электробезопасности. При повреждении медной трубки или прикосновения к ней спирали возникает пробой. В результате человек, пользующийся горячей водой, получает удар током.
2. Cухой ТЭН работает также как и мокрый, но не контактирует с водой. Спираль заключена внутрь диэлектрической колбы, имеющей оболочку. Именно она соприкасается с водой. Диэлектрическая колба предотвращает контакт спирали с наружной оболочкой. Сухой ТЭН считается полностью безопасным в плане поражения человека электрическим током. Пробой невозможен. При выходе из строя ТЭНа просто сгорает спираль. Накопительный водонагреватель с сухим ТЭНом стоит дороже, но он безопаснее и отличается длительным сроком эксплуатации. Компактные размеры позволяют вмонтировать в бойлер два нагревателя. Самым надежным считается сухой ТЭН, наборной корпус которого сделан из стеатита.

Производители рекомендуют чистку накопительного водонагревательного бака 1 раз в год. Частота будет непосредственно зависеть от жёсткости воды.

Принцип работы бойлера

Внизу бака расположен электрический нагревательный элемент. Он греет воду до температуры, выставленной на термостате. Обычно это 85 градусов. ТЭН выключится при превышении температуры воды выше 85 градусов, и запустится снова, когда вода остынет, например, до 75 °C. Верхний температурный предел можно понизить.

Работу бойлера можно разбить на этапы:

1. Открыли водопроводного крана, начинается расход воды. Верхние слои горячей жидкости из бака бойлера через трубку забора направляются в трубопровод.
2. Давление внутри становится меньше, чем в подающем водопроводе. Обратный клапан открывается и начинается подпитка холодной воды. Когда давление водопровода и внутри бака сравняется, обратный клапан закрывается. Во время подпитки холодная вода не смешивается с горячей благодаря рассекателю, установленному на конце подающего патрубка.
3. О поступлении внутрь бака водонагревателя холодной воды сигнализирует датчик. Он дает команду блоку управления включить подогрев.
4. На ТЭН подается электроэнергия, и вода греется до заданной температуры. У газового водонагревателя вместо электричества на горелку подается газ. Когда вода нагреется до нужной температуры, термостат отключает нагревательный элемент.

В работе накопительного водонагревателя происходит непрерывный цикл. Забранную горячую жидкость постоянно замещает холодная вода. Теплоизоляция под кожухом предотвращает быстрое остывание. Вода остается теплой в течение 2–3 суток.

Бойлер нужно правильно подобрать по мощности и объему. При большом разборе воды маломощная модель не справится с прогревом. На выходе жидкость не будет соответствовать заданной температуре.

Стандартная схема работы водонагревателя базируется на принципе разделения нескольких водных слоев, отличающихся 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.

Нюансы монтажа накопительных бойлеров

Установка и подсоединение электрического водонагревателя к трубам в такой последовательности:

1. Закрепите бак на стене, используя кронштейны. Помещение для расположения бойлера – кухня, ванная комната или котельная.
2. Подключите аппарат к водопроводу и сети ГВС, ориентируясь по схеме.
3. Электропитание обеспечивается от обычной розетки, оснащенной заземляющим контактом.

Поясним функции некоторых деталей обвязки. Ключевой элемент – клапан «2 в 1», устанавливаемый на входе бойлера и решающий 3 задачи:

• Не допустить опорожнения емкости обратно в трубу водопровода;
• Сбрасывать лишнее давление, возникающее в результате нагрева и расширения жидкости внутри закрытого бака;
• Принудительный слив воды.

На схеме обвязки условно не показано подключение сбросного клапана к канализации. Остальная запорная арматура нужна для удобства ремонта и чистки водонагревателя. Чтобы вытащить негодный магниевый анод, емкость надо опорожнить. Сброс через носик штатного клапана происходит слишком долго из-за малого проходного сечения, лучше поставить тройник и дополнительный кран.

Схема быстрого слива особенно актуальна в дачных домах с периодическим отоплением. Дабы уберечь водопровод от размораживания зимой, хозяевам перед отъездом приходится каждый раз опорожнять систему.

Американки и отсекающие краны пригодятся в случае поломки, когда нагреватель требуется снять и отремонтировать без разборки водяных магистралей.

Плюсы и минусы

Плюсы накопительных электроводонагревателей :

• Доступная цена;
• Простота монтажа и обвязки;
• Разрешение на подключение к электросети не требуется;
• Относительно небольшие размеры;
• Исполнение агрегатов – вертикальное или горизонтальное, настенное либо напольное;
• Обслуживание – не чаще 1 раза в 2—3 года, выполняется самостоятельно.

Так выглядит отработанный магниевый стержень сравнительно с новым. Обслуживание бойлера включает промывку, очистку, замену магниевого анода. Если прозевать момент критического износа анода, электрохимическая коррозия возьмется за медь греющего элемента и металл бака. Проржавевшая емкость не восстанавливается – нужно покупать новый аппарат. Сгоревшим ТЭН также требует замены.

Теперь о минусах электрических бойлеров:

• По скорости нагрева (около 2 часов). Изделия проигрывают газовым и косвенным аппаратам идентичного объема;
• Потребление недешевого энергоносителя;
• Невозможность проверить состояние анода без разборки агрегата;
• Ограниченная вместительность.

Электронагреватели чувствительны к жесткости воды. Чем выше содержание солей магния и кальция, тем скорее «тает» анод и толще слой накипи на стенках и корпусе ТЭНа. Вопрос решается ежегодной чисткой бака.

Отличие бойлеров прямого и косвенного нагрева

Если сравнивать конструкции разных водонагревателей, то косвенный бойлер — это самый простой и надежный вариант накопительного бака для ГВС. Агрегат не производит тепло самостоятельно, а получает энергию извне, от любого водогрейного котла. Для этого внутри утепленного резервуара установлен теплообменник – змеевик, куда подается горячий теплоноситель.

Строение бойлера повторяет предыдущие конструкции, только без горелок и ТЭНов. Главный теплообменник находится в нижней зоне бочки, вторичный – в верхней. Соответствующим образом расположены все патрубки, от коррозии бак защищен магниевым анодом.По сравнению с газовыми моделями бойлеров «косвенники» недорогие. Но не забываем: водогрейный бак не способен работать самостоятельно, без источника тепла. Нужно учесть расходы на обвязку – приобретение клапанов, термостата, циркуляционного насоса и труб с фитингами.

Если вы захотите собрать схему с рециркуляцией ГВС, то понадобится дополнительный насос, термостат и обратный клапан.

Чем хорош бойлер косвенного нагрева:

• Нагрев воды от любого теплосилового оборудования, солнечных коллекторов и электрических ТЭНов;
• Большой запас производительности по ГВС;
• Надежность в работе, минимум обслуживания (раз в месяц прогрев до максимума от легионеллы и своевременная замена анода);
• Время загрузки бойлера можно регулировать, например, перенести на ночь.

Недостатки косвенного греющего бака – приличные размеры (маленькие ставят реже) и необходимость топить котел летом для обеспечения ГВС. Указанные минусы нельзя назвать критическими, особенно на фоне высокой производительности и универсальности подобного оборудования.

Отличие электрического и газового бойлеров прямого нагрева

По устройству и принципу работы газовый бойлер немного отличается от своего электрического собрата. Газовому водонагревателю присущ все тот же бак, заключенный в кожух с утеплителем из пенополиуретана. Защитой служит анод. Подача холодной и забор горячей воды происходит через вмонтированные в бак трубки. Включением и выключением подогрева управляет термостат. На этом все сходства заканчиваются.

Устройство газового бойлера, его отличия от электрического:

1. В конструкции газового устройства для нагрева воды используются горелки.
2. Подключение к газовой магистрали осуществляется через блок. Внутри него установлен редуктор, который соединен трубкой с форсункой горелки.
3. Конструкция бака накопительного водонагревателя существенно отличается от электрического аналога наличием дымохода. Он состоит из стальной трубы, вертикально вваренной через весь бак. Сверху дымоход соединен с вытяжным колпаком. По нему осуществляется отвод продуктов сгорания на улицу.
4. Внутри дымохода вмонтирован рассекатель. Его пластины забирают тепло отводящихся газов и отдают воде. Получается двойной обогрев: от горелки и рассекателя.
5. Из-за разницы температур холодной воды и пламени горелки в дымоходе образуется конденсат. Для его сбора под горелкой установлено кольцо.

Работает газовый водонагреватель по аналогичному принципу, что и электрический бойлер. Отличие только в том, что электронный блок с термостатом управляют работой горелки. При понижении температуры на форсунку подается газ и происходит розжиг. Когда температура воды достигнет заданных параметров, происходит отключение горелки.

Газовые водонагреватели пользуются малым спросом из-за сложности установки. Потребуется составлять проект, а монтаж разрешен только специалистам газовой службы. Однако неоспоримым плюсом является экономия из-за более низкой цены на газ.

Из двух рассмотренных вариантов первое место отдают электрическим накопительным водонагревателям. Прибор можно самостоятельно установить в любом месте. Главное, обеспечить бесперебойную подачу холодной воды под давлением.

Конструкция накопительного водонагревателя.

• У бытовых электрических водонагревателей отсутствуют специальные требования к надёжности проводки. При подключении к водопроводу, не требуется особо высокое давление.
• Газовые водонагреватели работают от обычной газораспределительной сети, но их подключением обязательно должны заниматься специалисты.
• Накопительные бойлеры нуждаются в регулярном техобслуживании, особенно, если в водопроводе вода с повышенным содержанием примесей.
• Воду из накопительных нагревателей нежелательно использовать для питья. Для проточных это ограничение не действует.
• Бойлеры обычно занимают достаточно много места, особенно напольные модели с крупным баком.

Внешне кажется, что устройство бойлера, работающего на газу, не намного отличается от электрического нагревателя. Такой же подвешиваемый бак, который покрыт утеплителем. Но здесь снизу расположена камера сгорания газа и установлена горелка, а сверху есть патрубок дымохода. Вода нагревается, проходя по змеевику, навитому вокруг камеры сгорания.

Такие бойлеры не везде популярны, ввиду трудностей, возникающих во время оформления и подсоединения использующих газ установок. Помимо этого, для применения газового нагревателя потребуется качественный дымоход. Осуществить все требования иногда становится крайне дорого.

Видео: как обслуживать накопительный водонагреватель

За 2–3 года эксплуатации с жесткой водой ТЭН покрывается слоем накипи, анод разрушается до основания. Чистить водонагреватель лучше 1 раз в год. Из видео ниже вы узнаете как это делать правильно, чтобы не нарушить работоспособность устройства.

При эксплуатации электрических водонагревателей могут возникнуть вопросы, например:

• Водонагреватель не греет воду и сигнальная лампочка не горит?
• Как устранить затхлый запах у воды?
• Почему из предохранительного клапана течет вода при нагреве? 

Видео: Ответы на часто задаваемые вопросы по работе бойлера