Бойлер: пристрій та принцип роботи накопичувального водонагрівача

Накопичувальний водонагрівач або байлер, який ви можете придбати за посиланням https://www.foxtrot.com.ua/uk/shop/bojlery.html, на відміну від проточного, постійно містить заданий об’єм води, який нагрівається і підтримується в певних температурних межах. З чого складається бойлер і як забезпечує постійний запас гарячої води, ми розповімо у цій статті. 

Конструкція

Накопичувальні водонагрівачі поділяються за способом передачі теплової енергії до рідини на моделі прямого або опосередкованого нагрівання.

За типом енергоресурсів виділяють електричне і газове обладнання.

Найбільш поширеними у побуті є електричні бойлери прямого нагріву. Тому на його прикладі ми розглянемо конструктивні особливості пристрою:

• Зовнішній корпус – запобігає руйнуванню теплоізоляції та додатково захищає бойлер від механічних впливів ззовні.

• Теплоізоляція – уповільнює природне охолодження води в баку за рахунок теплообміну з навколишнім середовищем.

• Внутрішній бак – ємність, що заповнюється водою.

• Трубка подачі холодної води – точка подачі рідини із центральної або локальної системи до бойлера.

• Трубка відбору гарячої води – вузол підключення нагрітої рідини до змішувачів та кранів у оселі.

• Нагрівальний елемент – у електричних моделей представлений теном.

• Магнієвий анод – виконує захисні функції основних елементів від впливу електрохімічних процесів, що руйнує.

• Термостат – фіксує та регулює температуру рідини.

• Блок керування та сигналізації – дозволяє регулювати величину нагріву, контролювати поточні процеси, встановлювати режими роботи.

Корпус

Крім захисту теплоізоляції виконує декоративну функцію та повторює форму внутрішнього бака водонагрівача. Можуть бути з металу чи полімерних матеріалів. Конструктивно виготовляються плоскими, циліндричними, прямокутними (призмовидними), вузькими.

За способом фіксації на стіні існують вертикальні та горизонтальні моделі. Перший варіант більш затребуваний за рахунок високої енергоефективності та швидкого нагріву. Другий тип актуальний у приміщеннях з низькими стелями чи місцях, де розміщення стандартного накопичувального водонагрівача неможливе. Також існують універсальні моделі, які можна розташовувати і горизонтально, і вертикально.

Теплоізоляція

Виконується шаром спіненого поліуретану або поролону, що заповнює простір між корпусом і баком. Речовина відрізняється великою кількістю повітряних включень.

Чим більший шар теплоізоляції, тим довше відбувається передача теплової енергії від теплоносія до навколишнього середовища. Достатньою товщиною є теплоізоляція від 3 см і більше. Нагріта вода довго зберігає задані теплові показники, знижуючи потребу у повторному включенні нагрівального тену.

Бак

Призначений для наповнення рідиною, що нагрівається, тому обов’язково повинен забезпечити належну міцність і герметичність. Бак, що не витримує тиск води, може покритися тріщинами і передчасно вийти з ладу.

В основі бака використовується зварна сталева конструкція, яку зсередини покривають антикорозійним складом:

• Емаллю.
• Склокераміка.
• Полімерно-композитні матеріали.
• Міддю.

Залежно від моделі накопичувального водонагрівача, об’єм бака варіюється в межах від 10 до 200 л. Розміри підбираються відповідно до кількості осіб, які використовують гарячу воду та точок водозабору.

Деякі виробники виготовляють бак повністю із нержавіючої сталі. Такі баки захищені від корозії, стійкі до дії агресивних речовин до моменту порушення захисного шару.

Трубки холодної та гарячої води

Вода із системи подається через спеціальний патрубок, виведений у нижню частину бака. Додатково трубка холодної води обмежується розсікачем бар’єром, що перешкоджає змішуванню нагрітої і холодної рідини.

Трубка для відбору гарячої води виведена у верхню частину бака, де накопичується гарячий шар.

Якщо у підключеному накопичувальному водонагрівачі відкрутити вихідний шланг, рідина не витікатиме. Максимум виллється 0,3-0,5 л з верхнього шару, а все, що нижче за рівень, залишиться в баку.

Та ж ситуація, якщо відкрутити лише шланг подачі холодної води. Перекритий вихід не дасть заміщення води повітрям і рух рідини буде слабким або зовсім не почнеться. Додатковою перешкодою по дорозі зливу води з бака виступає зворотний клапан.

Тен

Тени складаються з нитки розжарення в керамічному або кварцовому наповнювачі та електричних висновків. Омічний опір нитки визначає потужність нагрівача. Деякі види бойлерів можуть оснащуватися декількома тенами для підвищення продуктивності та можливості економії електроенергії. Конструктивно всі електричні тени поділяються на мокрі та сухі.

Мокрі занурюються безпосередньо в воду, що підігрівається. Вони дешевші, але у разі пробою ізоляції між ниткою та трубкою вся вода виявляється під напругою. А той, хто використовує воду, може отримати удар електрострумом.

Сухі тени закриті стеатитовим або керамічним кожухом, усередині якого розташований нагрівальний елемент, відокремлений від діелектричної колби повітряним зазором. У дорожчих моделях зазор заповнюється маслом, у якого вища теплопровідність і більша енергоефективність.

Анод

Представлений у вигляді магнієвої трубки у центрі бака водонагрівача. Є активнішим елементом, ніж мідь, що покриває тен. Тому оксид кремнію випадає як осаду саме на магнієвому аноді, збільшуючи тривалість служби нагрівального елемента.

У накопичувальних водонагрівачах з мокрим теном і баком із нержавіючої сталі бере участь в електролітичному процесі. Залізо та мідь є гальванічною парою і за наявності слабкого водного електроліту вступають у електрохімічну реакцію. Магній анода приймає удар він і руйнується сам, зберігаючи основні елементи бойлера.

Термостат

Вимірює температуру води зараз. У разі нагрівання до встановленої межі, наприклад, 75°С відключає ланцюг живлення. У накопичувальних водонагрівачах можуть використовуватись механічні або електронні термостати.

Механічний контролює температуру за рахунок біметалічної пластини, яка деформується від нагрівання та переміщує контакти. Електронні моделі оснащуються терморезистором, який змінює свій оммічний опір пропорційно до ступеня нагріву.

Блок керування

Представлений кнопковим або сенсорним модулем у нижній частині накопичувального водонагрівача. Термометр може виконуватися стрілочним або електронним табло. Дозволяє виставляти максимальну температуру нагріву, перемикати режими роботи.

Сучасні моделі можуть включати дистанційне управління через мобільний додаток. Деякі мають функцію погодинного програмування на добу або тиждень.

Принцип дії

Змонтований та правильно підключений до системи водопостачання бойлер працює за таким принципом:

• Відкривається гаряча вода і відбувається забір рідини із верхніх шарів бака.

• Тиск у ємності знижується, доки не стане менше напору від патрубка з холодною водою.

• Відкривається зворотний клапан, який дозволяє воді повернутися з накопичувального водонагрівача назад у систему, і забезпечує подачу нової порції рідини з трубопроводу.

• Розсікач, встановлений над патрубком подачі холодної води, перешкоджає змішуванню з уже нагрітою рідиною. Холодний потік заповнює нижній об’єм, зберігаючи верхній шар теплим.

• При достатньому заповненні холодною водою занурювальний датчик температури остигає та замикає контакти ланцюга живлення нагрівального тену.

• Тен, розташований у нижній частині бака, підігріває холодну воду. За рахунок конвекції тепла рідина піднімається нагору, звільняючи місце для холодного потоку.

• При заповненні бака тиск води відновиться та перекриє зворотний клапан.

• Вода поступово нагріється до встановленої температури. Після досягнення цієї позначки термостат дасть сигнал відключення тену.

Накопичувальний водонагрівач залишиться в такому стані, доки не почнеться повторне використання гарячої води або поки рідина в баку не охолоне природним способом. За рахунок теплоізоляції бойлера природне охолодження займає кілька годин.

Підбиваючи підсумки

Накопичувальний водонагрівач відмінно підходить як для квартир, так і для приватних будинків та дач. Правильно підібрана модель протягом багатьох років може забезпечувати гарячою водою всю сім’ю.

Слабким місцем будь-якого бойлера є нагрівальний елемент, що страждає на відкладення вапняного нальоту. Жорстка вода може зруйнувати тен за кілька років. Тому всім накопичувальним водонагрівачам рекомендується проводити періодичне техобслуговування із заміною магнієвого анода.