Все о водонагревателях

Водонагреватель — устройство для нагрева воды.

Водонагреватели можно классифицировать по способу нагрева воды на:

 

Накопительные — вода нагревается в ёмкости водонагревателя для последующего использования.

Проточные — вода нагревается непосредственно в момент использования

Так же мы можем классифицировать водонагреватели по источнику получения энергии:

Электрические — водонагреватель использует для нагрева электрическую сеть

Газовые — нагрев происходит за счёт горения газа

Твердотопливные — нагрев происходит за счёт сгорания дров

Косвенные — нагрев происходит за счет использования энергии уже нагретой воды от системы отопления

Электрические накопительные водонагреватели

  • принцип работы

  • время нагрева и расход электроэнергии

  • эксплуатация и уход

  • подбор водонагревателя

  • основные характеристики

  • монтаж и ошибки монтажа

  • Сопутствующие товары

Принцип работы водонагревателей

Электрические накопительные водонагреватели представляют собой резервуар, воду в котором постепенно нагревает нагревательный элемент (ТЭН).

ШАГ 1) Вода поступает через патрубок для холодной воды в водонагреватель, минимальное давление в трубопроводе для работы водонагревателя не должно быть меньше чем 0,05МПА (0,5 бар )

ШАГ 2) Вода нагревается благодаря трубчатому нагревательному элементу (ТЭН) находящемуся внутри накопительной ёмкости, более горячая жидкость внутри бака поднимается вверх

ШАГ 4) Когда температура жидкости достигает установленного на приборе значения, ТЭН прекращает свою работу и нагрев воды останавливается

ШАГ 5) Нагретая вода при осуществлении водоразбора, например открытии маховика смесителя начинает покидает прибор через верхнюю трубку

ШАГ 6) В освободившееся пространство через короткую трубку поступает холодная жидкость и процес повторяется

Время нагрева и расход электроэнергии

Очевидно, что работа по нагреву воды лежит на трубчатом нагревательном элементе (ТЭН), накопительные водонагреватели комплектуются одним и более ТЭН“ом мощностью от 1кВт и выше, чем мощнее ТЭН тем быстрее нагревается вода.

 

ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ:

для подсчета скорости нагрева жидкости, можно использовать подготовленную формулу:

Tмин = 0,0702 * V лит * dT / WкВт

Тмин — время нагрева в минутах

V лит — объем бака

dT — на какую температуру необходимо нагреть воду

WкВт — мощность ТЭН

Так например чтобы нагреть 80 литров воды до температуры 75C водонагревателем с ТЭН 2кВт потребуется: 0,0702 * 80 * 75 / 2 = 210 минут. Водонагреватель с мощностью ТЭН 4кВт нагреет это же количество воды до такой же температуры в 2 раза быстрее, за 105 минут

 

Справочная таблица со средним временем нагрева на 45С :

Мощность ТЭН 2кВт

Мощность ТЭН 4кВт

Объем бака

Время

Объем бака

Время

30

50 мин

30

25 мин

50

1ч 25 мин

50

47 мин

80

2ч 10 мин

80

1ч 5 мин

100

2ч 45 мин

100

1ч 23 мин

150

4ч 10 мин

150

2ч 5 мин

Глядя на таблицу видно что время нагрева уменьшается кратно увеличению мощности ТЭН, а это значит что расходы электричества независимо от мощности ТЭН будут одинаковы.

В среднем для нагрева 80л воды на 75 градусов тэном 2кВт нам потребуется 210 минут (3,5 часа), при стоимости кВт 4руб это обойдётся потребителю в 3,5часа * 2кВт * 4руб = 28 рублей.

Экономии электроэнергии можно достичь при использовании двухтарифного счётчика и запуска водонагревателя в ночное время, некоторые продвинутые модели умеют делать это автоматически, кроме того существуют модели водонагревателей анализирующие ваше время потребления горячей воды и стремящиеся подогреть воду именно к этому моменту. Для формирования полной картины стоит поговорить о потерях ( остывании воды ) в водонагревателе, которые обычно составляют 1,5кВт за 24 часа, или менее 8 рублей в сутки в денежном эквиваленте. При использовании водонагревателя вместо горячего водоснабжения имеет смысл приобрести продвинутую модель бойлера с умными режимами экономии.

Эксплуатация и уход

Кроме ТЭН“а и накопительной ёмкости производители размещают внутри накопительного водонагревателя сменный, расходуемый элемент — Магниевый анод. При нагреве, в баке водонагревателя, воздух из воды начинает активно выделяться, он начинает взаимодействовать со стенками бака, постепенно разрушая их.

Магний, из которого сделан защитный анод, также имеет тенденцию к взаимодействию с водой, только он более активен, чем железо. Кислород, выделяемый при нагреве воды, в первую очередь расходуется на разрушение магниевого анода и только потом, полностью его окислив, начинает разрушать стенки Вашего бойлера. Основная часть грязи, вычищаемая из бака при очередной чистке, является остатками окислившегося анода.

Разрушению подвержены и эмалевые баки и баки из нержавеющей стали (производители используют пищевую нержавейку), поэтому для длительной эксплуатации водонагревателя рекомендуется заменять анод каждый год.

Для защиты человека от электричества многие производители встраивают в шнур электропитания УЗО (Устройство защитного отключения). Это устройство предназначено для защиты человека от поражения электрическим током. При использовании водонагревателя УЗО является просто необходимым устройством, потому что эксплуатация водонагревателя непосредственно связанна с водой, а вода и ток как мы знаем вещи не очень сочетающиеся. Если производитель не укомплектовал водонагреватель УЗО, то подобрать его мы можем используя следующую формулу: Iамп = Pвт/Uв

Тоесть расчёт УЗО для водонагревателя С мощность ТЭН 2кВт будет таким:

2000Вт / 220 Вольт = 9,09 Ампер, то есть мы должны подключать водонагреватель к автомату 10А (ближайший автомат) и УЗО 16А (на ступень выше автомата)

 

ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ: ПАРАМЕТРЫ УЗО

- Номинальный ток контактов. Он показывает ток какой мощности допустим для данного УЗО. На УЗО он обозначается цифрами амперов без буквы категории отключения, как на автомате. Например, стандартный ряд таких токов для УЗО— это 16, 25, 40, 63, 80А. Так как Узо не имеет защиты от сверхтоков, в цепи должен обязательно стоять автоматический выключатель. УЗО подбирается на оду ступень выше по номиналу тока контактов, чем автоматический включатель, т.е. в цепь с автоматическим включателем на 16А, ставится УЗО на 25А

- Номинальный ток утечки. Это самый важный параметр УЗО: он показывает, при каком значении дифференциального тока УЗО будет срабатывать. По нормам УЗО должно срабатывать в диапазоне от 0.5 до 1 тока утечки (например от 15 до 30 мА для УЗО на 30 мА). Варианты значений:

10 мА (0,01 А) — самое чувствительное значение тока. УЗО с таким током утечки можно использовать в очень ответственных местах или в особо влажных помещениях. Такие УЗО специально выпускаются с низким номиналом тока контактов и устанавливаются на отдельные приборы. (Только на душевую кабину, или только на насос)

30 мА (0,03 А) — МАКСИМАЛЬНОЕ значение тока утечки для защиты людей и жилых помещений!

 

Подбор водонагревателя

Объем водонагревателя обязательно должен соответствовать вашим потребностям. Так, например, для обеспечения горячей водой кухни вполне достаточно водонагревателя объёмом 10-15 литров. При принятии душа человек потребляет примерно 25-30 литров воды, соответственно, для обеспечения горячей водой санузла семьи из трёх человек понадобится водонагреватель объёмом не менее 80 л. Если же в семье есть маленькие дети, то объем бойлера лучше выбирать с запасом в 20-30 литров. Если кухня и санузел подключены к одному стояку, то совсем необязательно покупать 2 водонагревателя, достаточно одного, но необходимо учесть запас 10-20 литров.

Основные характеристики

Можно выделить следующие основные характеристики для выбора водонагревателя:

1) Объем бака и его габаритные размеры. Как правило лучше выбирать бак большего объёма, из тех что подходят по габаритным размерам, в случае не возможности поставить бак объёма соответствующего потреблению, можно рекомендовать бак с большей мощностью ТЭН.

2) Материал бака. Трудно сделать однозначный выбор между эмалью и нержавейкой, сравнительная таблица ниже.

НЕРЖАВЕЮЩАЯ СТАЛЬ

ЭМАЛЬ/СТЕКЛОКЕРАМИКА

Достоинства

Недостатки

Достоинства

Недостатки

Хорошо переносит перепады давления

Наличие в воде железа или его оксидов приводит к коррозии

Низкая стоимость

Могут возникать микротрещины, в которых происходит коррозия

Хорошо переносит высокие температуры

Сварные швы могут ржаветь ( легированная сталь в р-не шва теряет антикоррозионные свойства )

Эмаль по свойствам близка к стеклу и абсолютно химически нейтральна. Не вступает в реакции ни с чем. Не вызывает аллергии.

Необходимо регулярно

менять анод

Кроме сварных швов, нет опасных мест, если они выполнены качественно бак прослужит очень долго

Наличие в воде азота ( бывает в сельской местности ) приводит к коррозии и не приятному запаху

Вода сохраняет свои вкус и запах

 

Большая гарантия на бак

Высокая стоимость

 

 

4) Мощность ТЭН. Чем больше мощность тем быстрее нагрев, для длительного пользования можно взять водонагреватель с заведомо большим объёмом но меньшей мощностью, если не позволяет проводка

5) Наличие в комплекте кабеля, УЗО, монтажного комплекта.

Монтаж и ошибки монтажа

1) Монтаж вертикального бака необходимо выполнять непосредственно вертикально, а горизонтального — горизонтально, как бы странно это не звучало эта одна из основных причин выхода из строя бака.

2) Необходимо обязательно устанавливать предохранительный клапан на холодном патрубке, шланг от патрубка нельзя подключать к избыточному давлению, он должен быть направлен в канализацию.

3) При подключении водонагревателя к водопроводной сети с давление более 5 бар, рекомендуется устанавливать редуктор давления.

4) Сечение кабеля водонагревателя не должно быть менее 1,5мм кв

Сопутствующие товары

При продаже водонагревателя покупателю возможно в случае самостоятельного подключения потребуются:

1) Подводки для подключения водонагревателя к системе водоснабжения

2) Краны для обслуживания водонагревателя

3) Анкеры для настенного крепления ( в случае отсутствия в комплектации )

4) УЗО, АВТОМАТ

5) Кабель ВВГ

 

Электрические проточные водонагреватели

Проточные водонагреватели нагревают воду в момент использования. Включение нагревательного элемента происходит в момент водоразбора на основании сигналов в зависимости от конструктивных особенностей водонагревателя:

  • датчиков протока (по трубке с нагревательным элементом протекает вода)

  • температуры (протекающая вода ниже установленной температуры).

  • датчиков давления ( давление в проточном водонагревателе выше установленного значения, он считает что есть жидкость и включается )

аналогично происходит отключение, по отсутствию протока, высокой температуре или низкому давлению.

Плюсы и минусы способов управлением нагревов:

Датчик протока:

Плюсы: гарантирует что водонагреватель включится только при потреблении воды, можно использовать собственные лейки, гусаки.

Минусы: высокая стоимость

Датчик температуры:

Плюсы: гарантирует защиту от перегрева

Минусы: не обращает внимание на присутствие/отсутствие воды

Особенности: работает пока не нагреет воду до указанной температуры, как в следствии нагревает воду в трубопроводе от себя до точек водопотребления, может стать приятным бонусом как большое количество нагретой воды, как и минусом в случае больших теплопотерь в трубопроводе

Датчик давления:

Плюсы: низкая стоимость,

Минусы: Запрещено устанавливать любую запорную арматуру после водонагревателя, в том числе смесители

 

Существуют модели обладающими всеми или несколькими типами датчиков, подробнее о моделях в каталогах производителей.

Температура воды

Регулировка температуры воды на выходе также можно регулировать с помощью крана уменьшения или увеличения протока. Уменьшая проток, температура увеличивается, и наоборот. Кроме того продвинутые модели имеют регулятор мощности, с увеличением мощности температура воды увеличивается.

Как можно увидеть из графика что для достижения комфортной температуры воды (~27С) на 5 киловатной модели следуют ограничить расход тремя литрами в минуту. Графики обобщены и могут незначительно отличаться от модели к модели, в зависимости от длины нагревательноно элемента.

Мощность

Мощности проточных водонагревателей в разы выше накопительных, ведь задача проточного водонагревателя нагреть воду в максимально короткий срок - пока жидкость движется по змеевику. Высокие мощности накладывают ограничение на электрическую проводку, следуют соблюдать указания производителя и/или производить расчёты сечения. Ниже приведены минимально допустимые значения сечении жил токоподводящего кабеля:

Мощность,кВт

Сечение, мм2

4.1

1.5

5.9

2.5

8.3

4

10/1

6

 

Косвенные водонагреватели

Водонагреватели косвенного нагрева — устройства для нагревания воды посредством отбора тепла из системы отопления.

Внутренняя часть бойлера обычно стальная или пластиковая, а сама ёмкость для нагрева воды изготовлена из теплоизолирующего материла. Внутри бака находится теплообменник из латуни или стали, по которому проходит теплоноситель из котла отопления. Обычно его изготавливают в форме змеевика, чтобы обеспечить максимально быстрый и эффективный нагрев бака.

 

Для защиты от коррозии используют магниевый анод. Чтобы обезопасить бак от повышения давления, внутри бойлера устанавливают термостат и предохранительный клапан.

Большинство водонагревателей косвенного нагрева оснащаются электрическим тэном, который используется в тёплый сезон, когда отопительный котёл отключён.

Преимущества косвенного водонагревателя:

  • Работа такого водонагревателя не перегружает электропроводку в отопительный сезон, так как бойлер зависит от центрального отопления и не расходует электричество;

  • Внутренняя поверхность нагревателя и теплоноситель не взаимодействует с проточной водой, что обеспечивает безопасную и долгую службу агрегата;

  • В случае использования с твердотопливным/газовым котлом становится очень экономичным

Недостатки косвенного водонагревателя:

  • Стоимость бойлера с косвенным нагревом гораздо выше газовых или электронагревателей;

  • Ёмкость бойлера, в особенности большого объёма, занимает много места, что создаёт трудности при размещении в котельной и требует тщательного планирования.