Устройство проточного водонагревателя, принцип действия, схема, разновидности

Места подключения – безнапорный и напорный варианты проточного нагревателя

По способу подключения к водопроводной магистрали проточные нагреватели воды разделяются на две группы.

Безнапорные водонагреватели

Системы нагрева этой группы не подключаются к магистрали напрямую. Они предназначены для обслуживания только одной точки раздачи воды. Вода поступает в безнапорное устройство через уже установленный кран или смеситель. Такой нагреватель не подвергается магистральному давлению воды, и давление в нем не превышает атмосферного. На выходе безнапорный нагреватель снабжен собственным поворотным изливом или душевым шлангом, или комбинацией обеих насадок.

Выпускаются разные варианты исполнения таких приборов:

Отдельный корпус нагревателя, крепящийся рядом с краном раковины или душа.

Безнапорный водонагреватель с комбинацией крана и душевого шланга на выходе

В виде нагревательной насадки, крепящейся к крану. Недостаток – немалые размеры такой насадки не позволяют использовать ее на низких кранах.
Кран с уже встроенным в его корпус нагревателем.

Кран с встроенным электронагревателем

Как правило, безнапорные модели имеют небольшую мощность (3–7 кВт), что достаточно для обеспечения горячей водой одного места раздачи. Можно смонтировать подключение безнапорника к двум разным кранам или смесителям, как показано на схеме.

Схема подключения безнапорного проточного нагревателя к двум точкам

Но применение по такой схеме безнапорного устройства вряд ли позволит обеспечить достаточный нагрев при одновременной работе обоих смесителей – мощности не хватит. А при поочередной работе схема вполне жизнеспособна.

Для работы нагревателя необходимо подключить его к электросети. Малая мощность потребления не требует особых схем подключения с защитными устройствами. Достаточно включить его в розетку стандартной домашней проводки. Современные модели безнапорников оборудуются защитными клапанами, отключающими нагрев при падении давления воды.

Простота подключения безнапорных нагревателей воды и их небольшая мощность позволяет применять их в качестве временных устройств в периоды отключения горячей воды или же в местах временного проживания. Их применение оправданно в одном-двух местах подключения на летних дачах – на кухонной мойке и в летнем душе. Если же требуется постоянный нагрев воды на протяжении года, лучше использовать напорный вариант.

Напорные проточные водонагреватели

Нагреватели этого типа способны нагревать воду для нескольких точек выхода, чего достаточно для полноценного обеспечения горячей водой квартиры или всего загородного дома. По сути, это небольшая нагревательная система, поэтому напорные водонагреватели иногда называются системными.

Напорное устройство врезается в основную магистраль подачи воды – в стояк холодной воды в домах с центральным водопроводом или после насосной станции в загородных домах с собственным водоснабжением.

Все фильтры, обеспечивающие чистоту воды, должны подключаться до поступления воды в напорный обогреватель. После выхода из обогревателя идет разводка водоснабжения на все точки потребления. Включение нагрева происходит только при потреблении воды – по сигналу датчика, реагирующего на поток воды. Выход системы на требуемый режим нагрева занимает 1–2 минуты.

Если напорная система устанавливается в доме, где уже есть горячее водоснабжение, для подстраховки на случай его отсутствия, то схема подключения должна обеспечивать быстрое переключение с одного источника горячей воды на другой.

Схема проточной напорной системы, позволяющая переключать источник горячего водоснабжения с центрального на внутренний

Одновременный нагрев воды для нескольких точек потребления требует соответствующей мощности нагревательных элементов. Для однофазной электросети напряжением 220 В напорники выпускаются с мощностью до 12 кВт. Работа более мощных систем (до 25 кВт) требует наличия трехфазного напряжения в 380 В. Подключение таких устройств должно проводиться специалистами.

Но даже для подключения мощного прибора в однофазном варианте сети необходимо предусмотреть защиту от перегрузок. Желательно применение устройства защитного отключения (УЗО) и дополнительного автомата, контролирующего линию фазы.

Схема электрического подключения проточного водонагревателя в однофазную сеть

Помимо защиты нужна и соответствующая электропроводка, способная выдержать ток, потребляемый мощным проточным нагревателем. Как правило, приходится для работы проточной системы монтировать отдельную линию электропотребления. В домах, где уже установлены электроплиты, можно в крайнем случае воспользоваться их линией питания. Но в этом случае работа электроплиты и водонагревателя возможны только по отдельности.

Устройство и принцип работы автоматического емкостного водонагревателя

Принципиальная схема накопительного газового водонагревателя: Принципиальная схема накопительного газового водонагревателя: 1 вытяжной колпак; 2 – анод; 3 – рассекатель дыма; 4 – газорегуляторный блок; 5 – датчик термостата; 6 – форсунка газовой горелки; 7 – кольцо для сбора конденсата; 8 – газовая горелка; 9 – дымоход; 10 – теплоизоляция; 11 – трубка холодной воды; 12 – трубка горячей воды.

Автоматизированный газовый водонагреватель марки АГВ-80 относится к емкостным бойлерам. Он также применяется в системе обеспечения горячей водой. К нему можно подключить несколько водоразборных кранов, которые установлены в разных точках жилого помещения. Устройство и принцип работы емкостного водонагревателя несколько отличается от проточного бойлера. В данный агрегат входят такие части, как:

оцинкованная сварная емкость;
топочная камера;
горелка;
регулятор температуры;
магнитный клапан для газа;
запальник;
термоэлектрический градусник;
предохранительный клапан;
тягопрерыватель.

Корпус водонагревателя АВГ-80 выполнен в форме цилиндра, который сделан из листовой стали. Его поверхность покрашена эмалевой краской. Внутри корпуса располагается емкость для воды, и эта конструкция напоминает термос. Для теплоизоляции между баком (тоже изготовлен из листовой стали толщиной 3 мм) и корпусом выложен слой шлаковаты.

В верхней части бака вмонтировано два штуцера диаметром 20 мм. К одному из них подключается трубопровод холодной воды, а из другого производится отбор горячей воды. В нижней части емкости, через встроенный штуцер, предусмотрен спуск воды из водонагревателя.

Схема газового накопительного водонагревателя.

В топке бойлера установлена инжекционная горелка. По оси бака установлена труба для отвода горячих отработанных газов из топочной камеры. Чтобы увеличить теплопередачу, внутри трубы устанавливают удлинитель потока газа. Принцип работы этого устройства таков: когда водонагреватель включен в работу жаровая труба нагревается при помощи горячего газа и передает тепло в бак с водой. Таким образом происходит подогрев воды в бойлере.

Перед горелкой и запальным устройством на газопроводе установлен пробковый и газовый краны. Чтобы поддерживать заданную температуру воды, в средней части емкости располагается чувствительная деталь регулятора температуры. При нажатии на кнопку, которая располагается на электромагнитном клапане, через него и клапан терморегулятора газ поступает в горелку. Около запального устройства находится трубка термопары и термоэлектрический градусник с биметаллической пластиной. Это устройство нужно для того, чтобы регулировать проход газа для работы горелки.

При нагреве воды в емкости бойлера до необходимого температурного показателя, рычаг регулятора освобождает клапан, который закрывается и прекращается подача газа на горелку. Пламя в ней гаснет, но запальник в это время находится во включенном состоянии до следующего розжига горелки. Когда вода в бойлере охлаждается ниже запланированной температуры, то рычаг регулятора открывает клапан и газ, проходя через электромагнитный клапан и клапан регулятора, вновь зажигается запальным устройством.

Разновидности проточных водонагревателей

Первое различие проточных водонагревателей заключается в том, от какой сети приборы способны функционировать:

Однофазные изделия считаются бытового предназначения. Мощность водонагревателей ограничена 12 кВт. Работает прибор от домашней сети, подающей напряжение 220 вольт.
Трехфазное оборудование предназначено для высоковольтной сети, подающей напряжение 380 вольт. Водонагреватели характеризуются большой мощностью от 12 до 27 кВт. Используются приборы на производстве и в местах большого скопления людей, где необходимо подключить много водоразборных точек.

Подключать мощный электроводонагреватель должен специалист и только после того, как электролаборатория выполнит проверку сети.

Второе различие проточных водонагревателей заключается в том, с каким давлением воды приборы способны работать.

Напорные электронагреватели

Напорный водонагреватель еще называют прибором закрытого типа. Его работа зависит от параметров водопровода. Если давление в магистрали будет слабое, водонагреватель не включится. К электроприборам напорного типа подключают несколько водоразборных точек. Их количество зависит от мощности нагревателя. В квартирах и частных домах обычно к проточному водонагревателю подключают водоразборные точки на кухне и в ванной.

Особенностью конструкции проточного водонагревателя напорного типа является наличие регулирующих систем по давлению и температуре воды. Автоматика позволяет поддерживать заданные параметры, плюс защищает нагревательный элемент от перегорания при снижении давления в водопроводе.

Безнапорные электронагреватели

Менее производительным считается безнапорный водонагреватель открытого типа, но его плюс в том, что работа не зависит от давления в водопроводе. Вода на подогрев поступает после запорной арматуры. Достаточно свободного истекания жидкости на уровне атмосферного давления, чтобы включился подогрев. Предназначен нагревательный прибор для одной точки отбора воды. Его можно поставить на один кран или душ в ванной комнате.

В таком нагревателе стоит ручной регулятор температуры. Пользователь самостоятельно выставляет нужный параметр. Схема электроприбора предусматривает клапан. При отсутствии потока жидкости он срабатывает, за счет чего происходит отключение от сети и электричество не подается на нагревательный элемент.

Продаются безнапорные водонагреватели с душевой лейкой или смесителем специальной конструкции. Он комплектуется патрубками подключения к подаче воды, направлению жидкости на нагревательный элемент и для соединения с изливом.

Преимущества проточного водонагревателя

Проточник отличается от бойлера тем, что нагревает воду не постепенно, а сразу, — за то короткое время, что она через него протекает. Такой принцип позволяет выиграть в следующем:

Большой бак с толстой теплоизоляцией не нужен, так что водонагреватель представляет собой небольшое изделие, для которого легко можно найти место даже в самом тесном помещении.
Из предыдущего пункта вытекает снижение стоимости прибора.
По причине небольших габаритов и массы проточный водонагреватель гораздо проще устанавливается, чем бойлер.
Горячую воду проточник может поставлять без перерывов и сколь угодно долго. В случае же с бойлером после того, как будет израсходован запас нагретой воды (к примеру, пользователь принял душ или наполнил ванну), приходится ждать достаточно долго нагрева новой порции.
Производимое проточником тепло тут же расходуется по назначению, в то время как бойлер, пребывающий в режиме ожидания со значительным запасом горячей воды, даже при самой толстой теплоизоляции часть тепла теряет.

Но нельзя не отметить и некоторые особенности таких приборов:

Нагрев воды в проточном режиме требует значительной мощности. Самые слабенькие из проточников потребляют 3,5 кВт электричества. Более мощные аппараты — 5 или 7 кВт. Обычная квартирная проводка на такую нагрузку, как правило, не рассчитана (за исключением домов с электроплитами), поэтому приходится тянуть от распредщита отдельный провод. В этом отношении проточники проигрывают бойлерам, которые в большинстве своем могут включаться в обычную розетку.
Можно отметить и повышенную опасность поражения током, обусловленную сочетанием высокой электрической мощности и присутствия воды. Правда, производители предусматривают на сей счет меры безопасности (об этом ниже).
Даже при мощности в 7 кВт производительность проточного водонагревателя оставляет желать лучшего. Изготовители указывают очень заманчивые цифры — от 3 до 5 л/мин, но нужно понимать, что при таком расходе из водонагревателя будет литься отнюдь не кипяток.

Реально оценить производительность проточного водонагревателя поможет простая формула из школьного курса физики:

Q = c * m * dT,

Где

Q — мощность водонагревателя, Вт;
С — теплоемкость воды, принимаем с = 4200 Дж/кг*С;
M — масса воды, протекающая через прибор за 1 сек, кг/сек (это то же самое, что л/сек, поскольку 1 литр воды весит 1 кг);
dT — разность температур, C.

При прохождении через проточный водонагреватель вода нагревается моментально

Из приведенной формулы определяем секундную производительность:

M = Q / (c * dT).

Нетрудно подсчитать, что в зимнее время, когда температура воды в водопроводе падает до +7С, проточник мощностью 7 кВт сможет подогревать ее до +40С (температура, комфортная для принятия душа) с производительностью:

M = 7000 / (4200 * (40 – 7)) = 0,05 л/сек = 3 л/мин.

Не так уж много, если учесть, что обычно расход воды для душа составляет 5 – 6 л/мин. Бойлер же может обеспечить любую производительность, хотя и в течение ограниченного времени.

Таким образом, для постоянного применения более практичным можно считать бойлер, то есть накопительный водонагреватель. Если же прибор нужен для того, чтобы перебиться непродолжительное время без централизованного горячего водоснабжения, более целесообразной будет покупка проточника.

Принцип работы газовых колонок

Схема внутреннего устройства классического газового водонагревателя.

Принцип работы газовой колонки довольно прост. Работает колонка следующим образом: холодная водопроводная вода пропускается через теплообменник устройства. Там она нагревается за счет горелок, которые расположены под теплообменником.

Кислород, который необходим для данного процесса, попадает по вентиляционной системе жилища естественным путем, а отработанные газы дыма уходят по специальному дымоходу, который предназначен только для газовой колонки. Горячая вода из колонки в раковину поступает по трубе.

Каждый из видов газовых колонок работает по-разному.

Например, при ручном способе включения устройства розжиг происходит методом зажигания газа спичкой, при этом горелка вспыхивает при повороте ручки подачи газа. Однако колонки с ручным методом работы уже устарели.

Схема установки самодельного проточного водонагревателя с многоточечным водоразбором.

На современных газовых колонках имеется два вида розжига: электронный и пьезорозжиг. При пьезорозжиге колонка включается при механическом усилии, преобразующемся в искру.

В данном случае оборудование включается с помощью кнопки, расположенной на лицевой панели. Пьезоэлемент дает искру, которая помогает зажечь запальник. Дальше все происходит автоматически: при открытии крана колонка зажигается, и начинает течь горячая вода.

Газовые колонки, включающиеся с помощью электронного розжига, считаются самыми качественными и надежными. Включаются такие устройства с помощью двух батареек, которые дают заряд для искры. Для такого вида колонок не нужны кнопки и спички. Для того чтобы включить ее, достаточно просто открыть кран. Обычно батареек хватает надолго.

Варианты по отводу дыма

Дымоходные газовые колонки

Наиболее распространенный тип колонок. Они могут устанавливаться только газифицированных домах, в которых устроен отдельный дымоход, изолированный от общей вентиляции помещения и имеющий соответствующий уровень защиты по пожарной безопасности.

Отток продуктов горения может осуществляться как самотеком, под воздействием разницы температур, так и при помощи электрического вентилятора.

Бездымоходные газовые колонки

Это системы с закрытой камерой сгорания, приток воздуха и отток газов из которых происходит принудительно, непосредственно на улицу. Коаксиальные трубы могут быть выведены через отверстие в стене или через окно.

Типы горелок

Горелки проточных нагревателей в большинстве случаев позволяют регулировать подачу газа в пределах от 50 до 100% . Этим достигается не только регулировка степени нагрева воды, но и экономия газа.

В бюджетных моделях регулировка осуществляется вручную. В более дорогих моделях – автоматически. Чем быстрее ток воды и больше её расход — тем интенсивнее происходит горение.

Достоинствами системы является некоторая компенсация скачков нагревания воды при уменьшении/увеличении её подачи вентилем крана. Но срабатывает такая система с запозданием. Учитывая невысокую эффективность но высокую стоимость – является необязательной опцией, только увеличивающей стоимость прибора.

Варианты розжига

В бытовых газовых водонагревателях существует 3 варианта розжига топлива:

Ручной

В настоящее время такой розжиг можно встретить либо в совсем древних водогрейных колонках «советской» эпохи или в совершенно дешевых китайских приборах. Поджиг газа в них производится путем поднесения спички (зажигалки) к горелке. Открывание и регулировка подачи газа в таких приборах так же происходит вручную.

Пьезоподжиг

Довольно распространенный способ, используемый в большинстве «бюджетных» моделей нагревателей. Он основан на генерации высокого напряжения в электрической цепи, в результате чего между двумя проводниками, расположенными над горелкой, проскакивает искра. Обычно такие системы работают от обычных пальчиковых батареек (АА).

Длительность работы батареек зависит от частоты использования водонагревателя и качества производителя. Включение системы поджига происходит автоматически, при открывании вентиля крана.

В старых моделях мог быть предусмотрен поджиг горелки путем нажатия кнопки. В этом случае искра проскакивала от удара по кристаллу пьезоэлемента, как в обыкновенных зажигалках. Но в настоящее время такие приборы уже не выпускаются.

Электронный

Самая современная система, которая позволяет полностью автоматизировать систему поджига и избежать необходимости замены батареек. Принцип действия основан на генерировании электроэнергии генератором, крыльчатка которого омывается проточной водой.

Как только в трубопроводе начался ток воды – происходит поджиг горелки и вода начинает нагреваться. При прекращении тока воды – горелка автоматически тухнет.

Обзор рынка электрических водонагревателей

В настоящее время на российском рынке электрического водонагревательного оборудования присутствует большее количество производителей как отечественных, так и иностранных. Конечно в основном доминируют иностранные производители такие как MTS и Lorenzi Vasco, но называть их продукцию чистым импортом нельзя. Большинство компаний открывает в России собственные производственные мощности полного цикла, с изготовлением основных комплектующих изделий. Это позволяет снизить себестоимость продукции и сделать ее доступной широкому кругу покупателей. Одной из таких компаний является итальянская корпорация Thermex, продукция которой уже практически стала российским брендом.

Более двадцати лет компания «Термекс» успешно работает в России, открывает собственные заводы и обеспечивает наш рынок электрическими водонагревателями высокого качества. Модельный ряд от этого производителя включает все типы электрического оборудования для нагрева воды. Популярность водонагревателя Термекс среди потребителей очень высока за счет инновационных идей, используемых при его изготовлении. Принцип работы водонагревателя Термекс, независимо от типа устройства, не отличается от аналогичных изделий других производителей. Но сразу следует сказать, что продукция компании завоевала доверие российского покупателя своими техническими характеристиками и доступной ценой.

Чем же так хороши водонагреватели от корпорации «Термекс»? Все очень просто! Модельный ряд продукции очень широк и позволяет практически любому потребителю подобрать оборудование для нагрева воды под свои нужды. Электрические накопительные водонагреватели Термекс выпускаются в широком диапазоне внутренних объемов от 10 до 300 литров. Проточные нагреватели различной мощности позволяют практически мгновенно нагреть проточную холодную воду до необходимой температуры.

К другим преимуществам электрических водонагревателей Термекс можно отнести следующие технологические и конструктивные особенности:

модельный ряд накопительных водонагревателей состоит как из круглых, так и плоских моделей различного объема с лаконичным дизайном;
качественная теплоизоляция изделий и автоматический контроль режимов работы позволяют значительно экономить электроэнергию;
в различных моделях используется как электронное, так и механическое управление, что позволяет оптимизировать весь процесс нагрева воды;
баки накопительных водонагревателей изготавливаются из специальной нержавеющей стали с высокой антикоррозионной стойкостью;
в проточных водонагревателях нагревательный модуль полностью производится из меди, что повышает его надежность и долговечность;
в некоторых моделях накопительных водонагревателей внутренняя поверхность баков покрывается биостеклофарфором, который полностью исключает коррозию емкости.

Кроме этого, в модельный ряд продукции от компании «Термекс» входят электрические водонагреватели с комбинированной системой нагрева воды.

Как устроен и работает водонагреватель?

Чтобы научиться ремонтировать газовую колонку, необходимо изначально разобраться в том, как она устроена и как работает.

Агрегаты могут быть следующих типов:

С открытой камерой сгорания или атмосферные.
С закрытой камерой сгорания или турбированные. Их еще называют надувными.

В атмосферную колонку необходимый горения газа воздух поступает из окружающей среды естественным путем. Он попадает в устройство через проем, который располагается в нижней части колонки. Для отвода продуктов сгорания монтируют дымоход с естественной тягой.

Турбированные или надувные колонки от атмосферных отличаются одной особенностью: их камера сгорания является закрытой, а встроенный вентилятор обеспечивает принудительную тягу. Приток воздуха и его отвод осуществляется принудительно через коаксиальный дымоход (двустенный).

С устройством газового водонагревателя можно ознакомиться в общих чертах, рассмотрев следующую иллюстрацию.

На фото изображено устройство типичной газовой колонки. Конструктивной особенностью этого водонагревателя является пъезорозжиг горелки. Также для розжига различных моделей могут использоваться батарейки (или от сеть 220 В), гидротурбина

Ниже будет представлен принцип работы современной газовой горелки с автоматической системой розжига:

Колонка начинает работать при открытии крана смесителя. Водный поток проходит через узел водоснабжения и теплообменник газового устройства.
Внутри корпуса колонки находится мембрана водяного регулятора, которая толкает шток под воздействием давления, возникающего от воды. Это позволяет штоку сдавливать пружину механического газового клапана в блоке, чтобы у топлива появилась возможность добраться до самой горелки.
На данном этапе замыкается цепь электромагнитного клапана, что возникает в момент отпускания штоком кнопки микровыключателя. Клапан провоцирует запуск газа в специальную трубку, которая является подающейся. Газ поступает к уже открытому пружинному клапану.
Срабатывает импульсное устройство. Оно подает разряд на электроды, которые находятся рядом с горелкой. Образовываются искры, вследствие чего начинается розжиг. Это позволяет нагревать воду, проходящую по теплообменнику.

Электромагнитная цепь состоит из 3-х датчиков, которые последовательно включаются. К ним относится датчик тяги, перегрева и пламени. Когда последний элемент цепи фиксирует огонь — в этот момент образование искр заканчивается.

Подробнее принцип работы колонки мы рассмотрели в этом материале.

Старые газовые колонки обладали одним контактом и постоянно работающим запальником. Сейчас делают устройства с двумя электродами, которые поджигают горелку