4. Краткие теоретические сведения

4.1. Классификация водонагревателей

Водонагреватель – специальное устройство для непрерывного нагрева воды. Для достижения нужной температуры воды используют различное топливо: жидкое, твердое, газообразное, электричество или теплоноситель от внешнего источника энергии.

По способу нагрева воды все водонагреватели бывают двух типов: проточные (скоростные) и накопительные (емкостные).

В свою очередь, водонагреватели, работающие на газообразном топливе, могут быть с открытой или закрытой камерой горения топлива. Первые используют для горения воздух из помещения, при этом продуты сгорания топлива выводятся через дымоход в атмосферу. У вторых забор воздуха ведется снаружи жилого помещения, туда же выводятся и продукты сгорания топлива.

Независимо от типа прибора, процесс нагрева воды в водонагревателе проходит 2 этапа:

1 - преобразование энергии топлива в теплоту;

2 - передача теплоты воде.

На первом из этих этапов коэффициент полезного действия водонагревателя зависит от источника энергии и материала, из которого изготовлен нагревательный элемент (в электрических водонагревателях), а на втором этапе многое зависит от площади соприкосновения нагревательной поверхности с водой. Наибольший коэффициент полезного действия имеет водонагреватель косвенного нагрева (бойлер).

Бойлер – накопительное устройство для нагрева воды. Другими словами, это специальный резервуар для наполнения жидкостью, которая постоянно нагревается. Источник теплоты в таких нагревателях может находиться внутри (ТЭНы) или под самой емкостью (газовая горелка).

Бойлеры (нагреватели воды) косвенного нагрева подогревают воду при помощи парового или водяного теплообменника. Горячая вода в накопительных бойлерах циркулирует в замкнутом контуре, а нагревается с помощью отопительного котла.

В России продают и накопительные бойлеры комбинированного типа, в которых вода нагревается с помощью ТЭНов, теплообменника и другими способами. В них резервуар с водой снаружи защищен слоем теплоизоляции и защитным кожухом, а на внешней стороне встроен пульт управления, который позволяет управлять температурным режимом. Установленный биметаллический термостат срабатывает, когда вода остывает до уровня ниже установленной температуры, и обеспечивает возобновление процесса нагрева воды.

В двухконтурных бойлерах косвенного нагрева для нагрева воды не применяют газ или электроэнергию, а используют теплоту, вырабатываемую котлом, в котором установлен бойлер. Двухконтурный бойлер косвенного нагрева представляет собой теплоизолированную емкость, в которой и нагревается вода при помощи змеевика (это медная трубка в виде спирали, по которой движется теплоноситель из котла). Такой бойлер вполне способен обеспечить бесперебойную подачу горячей воды в течение длительного времени.

В конструкции двухконтурных газовых котлов используют два варианта скоростных теплообменников для нагрева воды:

1 - вторичные теплообменники (принцип их работы основан на передаче теплоты от теплоносителя для отопления);

2 - битермические теплообменники (вода в таком теплообменнике нагревается в специальных трубках, которые проходят внутри главного теплообменника, под воздействием горелки).

Преимущества битермического теплообменника - дешевизна, компактность и быстрота нагрева воды.

Основные недостатки битермического теплообменника:

- имея в своем составе трубки маленького диаметра, такая система часто засоряется и требует ежегодной прочистки;

- при работе одновременно в качестве генератора теплоты отопительной системы и системы горячего водоснабжения такой котел очень быстро нагревается, поэтому при пуске воды после кратковременного закрытия крана может политься вода температуры 70-80 °С, то есть практически кипяток. В этом случае нужно быть осторожным.

Газовые котлы с вторичным теплообменником такого недостатка не имеют, но вода в них нагревается чуть медленнее, их размеры больше и они относятся к более высокой ценовой категории.

Электрические бойлеры бывают одноконтурные и двухконтурные. Одноконтурный бойлер нагревает воду только для бытовых нужд, а двухконтурный используется также для отопления помещений. Одноконтурный бойлер может быть на 30, 50, 80 литров и более. Двухконтурные электрические бойлеры с рециркуляцией практичнее одноконтурных и поэтому дороже. В такой системе дополнительно нужен циркуляционный насос для подачи воды по системе отопления.

Бытовые электрические бойлеры бывают с сухим ТЭНом и мокрым ТЭНом.

Сухой ТЭН заключен в специальную оболочку, которая защищает нагревательный элемент от прямого воздействия воды. Это позволяет увеличить срок службы бойлера и повысить его надежность.

Мокрый ТЭН быстро нагревает воду благодаря непосредственному контакту с ней, но в то же время он достаточно недолговечен. Из-за появления накипи и прочих минеральных загрязнений мокрые ТЭНы водонагревателей часто ломается, не прослужив и года.